氧化鋁基納米復(fù)相陶瓷的制備與超塑變形

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1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要納米復(fù)相陶瓷具有優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性能，使其在切削刀具、軸承、高溫發(fā)動機(jī)部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用。Al』)3-ZrO=-WgAI舢納米復(fù)相陶瓷不僅具有高硬度、介電性能好、易燒結(jié)等優(yōu)良特性還具有高韌性、超塑性等特點(diǎn)。本文研究了A1：03一zr仉-MgAl：0。納米復(fù)合粉體的制備、燒結(jié)以及塊體材料的超塑變形．采用溶膠一凝膠法制備了A1她一zr02一MgAl舢粉體，研究了制備過程中溶液初始濃度、PH值、煅燒溫度、表面活性劑、醇水比、分散劑對粉體顆粒大小、分布，團(tuán)聚狀態(tài)的影響。最終所得A1dD3一zr吁MgAl：0。粉體的顆粒尺寸在20納米左右，各

2、相顆粒分散良好、粒徑一致，無硬團(tuán)聚。不同煅燒溫度下納米粉體的xRD以及熱失重一差熱(TG_DTA)分析顯示：該粉體中主要含有A1：O?；w以及Zr倪和MgAl。0。第二相顆粒，僅剩很少量的MgO沒有發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)1000℃煅燒后粉體處于穩(wěn)定狀態(tài)，生成了較高溫度下的穩(wěn)定相。研究了A120，一zr0-_MgAl秈納米復(fù)合粉體的熱壓燒結(jié)工藝。不同燒結(jié)溫度下燒結(jié)體材料的相對密度和平均粒徑的測量結(jié)果表明：其合適的燒結(jié)溫度為1450-1500℃。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，1450．12熱壓燒結(jié)的斷口以沿晶和穿晶混合斷裂為主，晶粒結(jié)合緊密，可以清楚地看到晶粒輪廓以及晶粒拔出后留下的類似“韌窩”形貌

3、。熱壓燒結(jié)后測得A1。03一ZrO—lgAl：O。坯料的致密度為98．1％，表明通過熱壓燒結(jié)能使納米復(fù)合粉體達(dá)到很高的致密度。對All妒zr0州gAl20l三元納米復(fù)相陶瓷進(jìn)行了超塑性壓縮試驗。結(jié)果表明；由于納米復(fù)合粉體中的第二相在燒結(jié)和變形過程中有效地阻止了基體A1秈的晶粒長大，在1500-12該材料表現(xiàn)出良好的超塑變形能力，壓縮變形量可達(dá)6096，實現(xiàn)了陶瓷材料的超塑變形。對超塑變形前后材料的物相變化、元素分布以及微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明：超塑變形后納米復(fù)相陶瓷的綜合力學(xué)性能并沒有太大的變化，硬度最高可達(dá)32GPa略低于變形前的35GPa。其斷裂韌性為

4、6．85MPa·m1“稍低于變形前的6．96MPa·Ⅲl“，同時其抗載能力有所增強(qiáng)。關(guān)鍵詞：納米復(fù)相陶瓷；Alz0廣Zr02-MgAI：m；微觀組織；超塑變形氧化鋁基納米復(fù)相陶瓷的制備與超塑變形E墟RIC_^ⅡONANDSUPERPLAST【CDEFORN衄ONOFALUMINA-BASEDNANOCOMPOSITECERAMICAbstractNanocompositeceramicshaveexcellentmechanicalpropertiesatbothambientandelevatedtemperatures，whichmakesthemwidelyusedi

5、ncutting-tools，bearingandenginecomponents,etal。A1203-Zr02-MgA]204nanocompositeceramichashighhardness,excellentdielectricandsinteringproperties，aswellashightoughnessandsuperplasticity．Usingthesol·gelmethodtopreparetheA1203basednanocompositepowders，theinfluenceofPrI,initialcencen圩ationofthes

6、olution,calcinationtemperature,surfactant-，therationofalcoholtowaterandthedispersantagentontheparticlesize，distribution，agglomerationstateofthepowderswerestudied．Theobtainednano-oompositepowdershaveuniformparticlesizeandgooddistributionofphases．Theaverageparticlesizeofas-synthesizedpowders

7、isabout20hminaverage，nOhardagglomeration．TheresultsofX-rayDiffraction(XRD)andthethennogravimetric-differemialthermalanaly∞s0"G—DTA)forpowdersaftercalcinatingatdifferenttemperatureshowthatthepowdersmainlyconsistofA1203，Zr02andMgAIz04phases．Theas-calcinedpowders