Y-TZP-MgAl-,2-O-,4-復(fù)相陶瓷的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)先進(jìn)材料不斷提出新的要求，先進(jìn)材料的研制又促進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。結(jié)構(gòu)陶瓷具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、耐磨損、超硬度等一系列優(yōu)異的性能，是許多其它材料難以比擬的，可以承受金屬材料和有機(jī)高分子材料難以承受的苛刻工作環(huán)境，廣泛的應(yīng)用于航天、化工、能源、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。 陶瓷材料的本征脆性使得其存在加工困難、加工成本高和可靠性不高等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了其在重要場(chǎng)合中的應(yīng)用。超塑性陶瓷的發(fā)現(xiàn)很好解決了這一難題，特

2、別是高應(yīng)變率超塑性陶瓷材料的研究成功，使得陶瓷應(yīng)用具有非常誘人的前景。而在眾多超塑性陶瓷材料中，以YSZ/MgAl2O4的效果最為理想且在形變過(guò)程中沒(méi)有非晶相產(chǎn)生。 本論文采用的配方為：70vol％[xmol％Y2O3+(100-x)mol％ZrO2]+30vol％MgAl2O4，其中x=2、3、4，在ZrO2相變敏感區(qū)域考察了Y2O3摻量變化時(shí)YSZ/MgAl2O4復(fù)相粉末和材料中相的變化，研究了材料的燒結(jié)活化能以及室溫下的力

3、學(xué)性能。 結(jié)果表明：(2-4)YSZ/MgAl2O4在810℃左右存在一個(gè)非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，1100℃為復(fù)相粉末合成溫度，1480℃為復(fù)相粉末最低共熔點(diǎn)；ZrO2和MgAl2O4現(xiàn)球形均勻分布且MgAl2O4是分散在ZrO2之間，當(dāng)溫度從850℃升高到1500℃時(shí)，顆粒尺寸從10nm增加到300nm；當(dāng)Y2O3摻量為2mol％時(shí)，容易出現(xiàn)單斜相氧化鋯；隨Y2O3摻量的增加和溫度的升高，ZrO2有從單斜到四方再到立方的轉(zhuǎn)變趨

4、勢(shì)；(2-4)YSZ/MgAl2O4復(fù)相陶瓷的燒結(jié)活化能為623±80kJ/mol，與未摻入第二相MgAl2O4的材料比較，活化能有所提高，提高了ZrO2基質(zhì)的晶界擴(kuò)散效應(yīng)，從而提高了YSZ/MgAl2O4復(fù)相陶瓷的彈性介入效應(yīng)；在1400℃、1450℃、1500℃和1550℃幾個(gè)燒結(jié)溫度制備的塊體中，1500℃燒制的3YSZ/MgAl2O4復(fù)相陶瓷獲得了最佳力學(xué)性能，常溫抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為872.45MPa和10.8MPa·m1