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1、太原理工大學碩士研究生學位論文氧化鋁基復相陶瓷的制備工藝及性能研究摘要氧化鋁陶瓷是應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)陶瓷材料，在電子、機械、宇航工業(yè)等高科技領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，然而其低的斷裂強度、相對較差的抗熱震和抗蠕變能力大大限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。近年來研究者們試圖通過多相復合材料來改善氧化鋁陶瓷的力學性能，納米級可相變四方相氧化鋯與金屬相作為彌散相、延性相增韌氧化鋁陶瓷是當前陶瓷材料研究的熱點之一。本論文的主要工作是：通過共沉淀一水熱法制備了Ni／Zr02／A1203復相粉體，比較～203、N't／A1
2、203、和Zr02／AlzOs以及在外加磁場條件下制備的復相粉體的差異，通過對粉體和燒結(jié)體FESEM、TEM和XRD的研究，探討粉體的形成和增韌機理。通過共沉淀法制備～203和Zr02的前驅(qū)體，利用化學還原法制備Ni的前驅(qū)體，洗滌干凈后混合加入高壓釜中在1。4。丁二醇介質(zhì)中300。C水熱條件下反應(yīng)12h成功制備了12v01．％Ni／12v01．％Zr02／A1203復合陶瓷粉體，獲得了分散良好的三相復合粉體。通過FESEM、TEM和XRD分析表明氧化鋁以勃姆礦狀態(tài)存在，t-Zr02顆粒和Ni顆粒尺
3、寸均一且均勻分布在復合組織中，其中t-Zr02顆粒粒徑為5-10nm，Ni顆粒粒徑為80．100nm。對經(jīng)無壓燒結(jié)的上述材料進行力學性能測試和增韌機理研究，分析了燒結(jié)體的力學性能、燒結(jié)工藝和顯微形貌的關(guān)系。測得I太原理工大學碩士研究生學位論文12v01．％NUi2v01．％Zr02／A1203復相陶瓷體積密度為4．6719／cm3，相對密度為97％。燒結(jié)體中t-z的2顆粒小于臨界尺寸O．1pm，Ni顆粒的尺寸小于臨界尺寸O．5-1肛m。通過顯微硬度計測得Ni／Zr02／A1203復合陶瓷硬度平均為
4、11．6GPa，計算斷裂韌性KIc為9．56MPa·m0～。利用FESEM對斷口分析發(fā)現(xiàn)鎳顆粒在陶瓷斷裂過程中有塑性變形。第二部分主要是利用含鋁工業(yè)污泥作原料制備無水氧化鋁。通過EDS分析有大約十幾種元素，其中以鋁元素最多，為低結(jié)晶的氧化鋁水合物及一部分無定性體。通過對幾種方案的比較分析認為從含鋁工業(yè)污泥中提取氫氧化鋁再進行煅燒得到無水氧化鋁，是一種可行方案。根據(jù)污泥中元素的性質(zhì)提出兩種方法：通入二氧化碳氣體的方法和雙水解方法。將工業(yè)污泥原料用2mol／L的鹽酸溶液溶解得到鹽溶液，然后用2mol／
5、L的NaOH溶液滴定，嚴格控制溶液pH值首先制得較純凈的鋁酸鈉溶液。然后分別用雙水解法和二氧化碳氣體通入法分別制備AI(OH)3膠體，反復清洗、干燥得到氫氧化鋁粉體。經(jīng)過11000C，2h煅燒處理得到無水氧化鋁。利用XRD、EDS和SEM對氫氧化鋁和氧化鋁進行分析研究，結(jié)果表明雙水解法制備的氫氧化鋁膠體比較純凈；而二氧化碳通入法制備的氫氧化鋁膠體含有少量原雜質(zhì)和新帶入的碳元素雜質(zhì)；煅燒前者得到平均純度為98％的a．A1203。通過比較發(fā)現(xiàn)雙水解法工藝簡單而且轉(zhuǎn)化率較高，更適宜用作工業(yè)污泥中氧化鋁的
6、提取。關(guān)鍵詞：NUZr02／A1203復合材料，水熱法，磁場，斷裂韌性，工業(yè)污泥，a．AI，03Ⅱ太原理工大學碩士研究生學位論文PREPARATl0NPROCESSAND～旺!CHANlCALPROPERTIESOFAL203一BASEDCON口OSITECERANⅡCSABSTRACTTheA1203-basedceramicsareessentialstructuralmaterials，whichhavebeenwidelyusedaselectronics，machine，aerospac
7、eindustry，etc．Butlowerfracturetoughness，thermalshockresistanceandcreepresistancelimitstheirapplicationsanddevelopment．Recently，manyresearchershavetriedtopromatethemechanicalperformancesofaluminaceramicsthoughdopingpolyphasematerials．Thetougheningalumi
8、naceramicsdispersedwitllt-Zr02andductilemetalhasbeenpaidmoreattentioninthefieldsofcompositeceramicsmaterialstoday．ThispaperfocusesonfabricatingofNi／Zr02／A1203compositepowdersbycoprecipitation—hydrothermalprocessing,comparingwiththeA1203，Ni]A12
