Al-,2-O-,3--ZrO-,2-陶瓷復(fù)合材料的制備和強(qiáng)韌化機(jī)理研究.pdf

1、本研究以納米ZrO2粉末為原料，采用熱壓燒結(jié)方法制備了ZrO2基陶瓷復(fù)合材料，運(yùn)用XRD、SEM、EDS等手段對材料的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究了Al2O3第二相顆粒以及與SiC共同添加對納米ZrO2陶瓷力學(xué)性能和顯微組織的影響，并探討了其強(qiáng)韌化機(jī)理。 首先，介紹了ZrO2陶瓷的組織性能、ZrO2基陶瓷的發(fā)展、粉體的制備方法和燒結(jié)方法，并在此基礎(chǔ)上指出了本文研究的內(nèi)容和意義。其次，介紹了納米ZrO2基復(fù)合陶瓷的制備工藝、力學(xué)性能的

2、測試方法和顯微結(jié)構(gòu)的表征方法。 研究發(fā)現(xiàn)，將Al2O3/ ZrO2復(fù)合粉體超聲分散，加入分散劑PMAA-NH4再經(jīng)過濕法球磨后取得良好的分散效果，通過SEM照片可以觀察到第二相Al2O3均勻的分散于基體顆粒之間。第二相粒子Al2O3對基體顆粒長大有較強(qiáng)的抑制作用，基體顆粒粒徑隨著Al2O3含量的增加而減小，而過量的Al2O3致使顆粒發(fā)生團(tuán)聚導(dǎo)致致密度的下降。Al2O3含量為9mol％時，復(fù)合陶瓷相對密度、顯微硬度、抗彎強(qiáng)度都達(dá)到

3、最大值；而斷裂韌性在12mol％時達(dá)到峰值。SiC和Al2O3同時添加到基體ZrO2中，更加細(xì)化了晶粒，使斷裂方式由沿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)橐源┚嗔褳橹鳌?通過對復(fù)合陶瓷材料SEM照片分析發(fā)現(xiàn)，有多種增韌機(jī)制在復(fù)合陶瓷中發(fā)揮作用。首先位于基體晶界處的第二相顆粒Al2O3的釘扎作用，細(xì)化了晶粒粒徑；其次，第二相粒子對裂紋有明顯的偏轉(zhuǎn)和橋聯(lián)作用，另外，Al2O3晶粒的形態(tài)對材料的性能有較大的影響；Al2O3進(jìn)入到基體顆粒內(nèi)部形成了“內(nèi)晶型”