Al-,2-O-,3-摻雜3Y-TZP納米粉體的制備及其材料強(qiáng)韌化機(jī)理的研究.pdf

1、本文主要討論了兩方面的內(nèi)容：1，絡(luò)合共沉淀反應(yīng)機(jī)理的分析和絡(luò)合共沉淀法制備微量Al2O3摻雜3Y-TZP納米粉體工藝參數(shù)的控制；2，組成、燒結(jié)溫度及粉體制備工藝對(duì)復(fù)合材料燒結(jié)性和力學(xué)性能的影響，并探討了摻雜微量Al2O3強(qiáng)韌化3Y-TZP材料的機(jī)理。研究中通過(guò)FT-IR、TG-DSC、TEM、BET、XRD、SEM等現(xiàn)代測(cè)試方法對(duì)粉體及燒結(jié)試樣進(jìn)行了分析。 研究結(jié)果表明：絡(luò)合共沉淀工藝改善粉體性能是建立在前驅(qū)體沉淀結(jié)構(gòu)中基團(tuán)構(gòu)成

2、改變的基礎(chǔ)上，通過(guò)向前軀體溶液中引入絡(luò)合劑H2O2絡(luò)合共沉淀產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了-OOH基團(tuán)；過(guò)高的微波干燥功率容易導(dǎo)致前軀體沉淀物的團(tuán)聚，還會(huì)導(dǎo)致部分前軀體沉淀物在干燥過(guò)程中晶化，較低的微波功率600 W下干燥有較好的干燥效果，得到的前軀體試樣團(tuán)聚強(qiáng)度低由不定形沉淀物組成；煅燒前對(duì)前驅(qū)體沉淀物進(jìn)行球磨有利于獲得分散性好的粉體，通過(guò)非線性升溫制度煅燒得到的粉體其粒徑較小、團(tuán)聚較輕；Al2O3摻雜量的不同對(duì)復(fù)合材料燒結(jié)致密化程度的影響很大，燒

3、結(jié)溫度為1450℃時(shí)隨著Al2O3摻雜量的逐漸增多材料的體積密度呈非線性變化，在實(shí)驗(yàn)考察的范圍內(nèi)，Al2O3摻雜量為0.5wt％時(shí)材料的燒結(jié)致密化程度最高，此時(shí)體積密度達(dá)到了5.98 g·cm-3，相對(duì)密度達(dá)到了98％以上；Al2O3摻雜量和燒結(jié)溫度對(duì)材料的力學(xué)性能有著顯著的影響，未摻雜試樣在1400～1550℃燒結(jié)溫度區(qū)間內(nèi)強(qiáng)度值變化較為平緩，而摻雜試樣的強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的升高呈顯著的非線性變化趨勢(shì)，Al2O3摻雜量為0.5 wt％和燒

4、結(jié)溫度為1450℃是本實(shí)驗(yàn)考察條件下的最優(yōu)值，在此條件下材料的峰值抗彎強(qiáng)度達(dá)到778MPa；絡(luò)合共沉淀法制備的粉體試樣其燒結(jié)性和抗彎強(qiáng)度均高于球磨混合法和包裹共沉淀法兩種工藝制備的粉體；通過(guò)對(duì)1450℃燒結(jié)Al2O3摻雜量為0.5 wt％復(fù)合材料的XRD和SEM分析發(fā)現(xiàn)，室溫下材料結(jié)構(gòu)中介穩(wěn)四方相的比例較未摻雜試樣有所提高，同時(shí)斷面顯微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了穿晶斷裂行為，由此可以判斷是顯微結(jié)構(gòu)中更高的介穩(wěn)四方相比例所產(chǎn)生的更強(qiáng)的應(yīng)力誘導(dǎo)相變效果與