Y-TZP-MgAl-,2-O-,4-復相陶瓷的制備及高應變率超塑性研究.pdf

1、陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、耐磨損、高強度、超硬度和低密度等特殊性能，在許多工業(yè)領域中有著特殊和廣泛的應用。但陶瓷材料的本征脆性使其存在加工困難、加工成本高和可靠性不高等缺點，嚴重阻礙了其在重要場合中的應用。 從上個世紀80年代到本世紀初，世界各國的科研工作者分別就陶瓷材料領域的氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和玻璃陶瓷等展開了大量的超塑性研究工作，但由于陶瓷材料高溫形變過程中，極低的應變速率和伴隨而來的孔洞等缺陷的產

2、生嚴重影響了超塑性陶瓷材料的實際應用。國際上對先進陶瓷的不懈探索造就了高應變率超塑性陶瓷材料的產生，這種材料具有的高應變率和超塑性使得陶瓷材料的成型精度、加工性能、可靠性、材料利用率和生產率等都得以大幅提高。 本論文分別采用分步法和一步法制備了Y-TZP/MgAl<,2>O<,4>復相陶瓷，并對比了兩種方法在此復相陶瓷的制備工藝、相成分組成以及室溫力學性能等方面的優(yōu)劣，認為一步法制備過程簡單，組分均勻，是制備Y-TZP/MgAl

3、<,2>O<,4>復相陶瓷極為有前途的方法。進一步研究了此復相陶瓷在高溫狀態(tài)下的低、中、高應變率的超塑性，提出了適合陶瓷材料形變的高應變率超塑性機理。 在分步法制備此復相陶瓷過程中，分別采用醇-水溶液法制備了15 nm的Y-TZP粉末和共沉淀法制備了95 nm MgAl<,2>O<,4>粉末，兩粉末經機械混合后成型，在1580℃下燒結成復相陶瓷；而采用一步法均相復合制備的Y-TZP/MgAl<,2>O<,4>復合粉末的平均粒徑為

4、71nm，同樣成型條件下，在1500℃下燒結成復相陶瓷。 采用XRD研究了一步法制備的Y-TZP/MgAl<,2>O<,4>納米復合粉末的相結構，并采用SEM和BET觀察復合粉末的形貌、分散性和粒徑。對比于分步法制備的Y-TZP粉末和Mgal<,2>O<,4>粉末，并結合兩種方法制備的陶瓷試樣，得出結論：采用一步法引入第二相MgAl<,2>O<,4>沒有使基體氧化鋯失穩(wěn)，兩相結合良好，且一步法制備過程簡單，組分均勻，是制備此陶瓷

5、極為有前途的方法。 和分步法相比，一步法制備的Y-TZP/MgAl<,2>O<,4>復相陶瓷具有較好的室溫力學性能：致密度高達99.3％，在室溫下平均抗彎強度和斷裂韌性分別為647 MPa和8.75MPa·m<'1/2>，維氏硬度為1335。重點研究了一步法制備的Y-TZP/MgAl<,2>O<,4>復相陶瓷在高溫狀態(tài)下的超塑性拉伸形變行為，在1550℃時，試樣拉伸延伸率高達415％，應變率高達2.2x10<'-2>s<'-1>