氧化铝基复相陶瓷的制备及力学性能研究

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1、氧化铝基复相陶瓷的制备及力学性能研究摘要氧化铝陶瓷的应用非常广泛。但是较低的断裂韧性限制了其进⋯步的应用。合适地选择第二相通过晶须增韧和颗粒增韧等，可以改善A1203陶瓷的力学性能。TiC、TiN具有高熔点、高硬度，在A1203陶瓷中掺入Tic和TiN颗粒后可抑制A1203的晶粒生长，从而使得复相陶瓷具有高硬度和高强度，而且分散的第二相粒子能够阻碍裂纹的扩展，所以对复相陶瓷的断裂韧性的提高也有一定作用。因而在本试验中就选取添加不同粒度的这两种粉末颗粒，以期达到获得优良力学性能的目的。见于报道的A1203基复相陶瓷的研究虽多，但是关注于氧化铝基复相陶瓷断裂韧性测试方法上的研究却并不多

2、见。本论文专项研究了用压痕法测量材料的K，c时，最为理想的压痕法计算公式的选择及原料粉末的起始粒度对选择适用于测量该体系材料K【c的最佳压痕法计算公式的影响；研究了压痕载荷对压痕法计算得到的材料Klc值的影响；比较与分析了压痕法和单边切口梁法测得的材料的K1c值：研究了压痕载荷对压痕法计算材料KIc可靠性的影响。制备氧化铝基复相陶瓷常用的是热压烧结，烧结工艺一般为1600～1700℃×30MPa×lh，保护气氛为N2。烧结参数的选择对烧结材料的力学性能有～定的影响。本论文中研究了烧结温度对材料显微结构和力学性能的影响，发现随着烧结温度的升高，材料的致密度增加，Krc值是降低的，而维

3、氏硬度和抗弯强度均在1650℃时达到最大值，所以制备该成分配比材料的最佳烧结温度为1650℃。另外本文还讨论了原料粉末的起始粒度和添加相对氧化铝基复相陶瓷的影响。发王见在微米级基体中掺入纳米级颗粒第二相的材料A2的综合力学性能最佳。当复合添加Tic和TiN粉末时，材料致密度及各项力学性能得到较大的改善。抗弯强度从纯纳米氧化铝陶瓷的419MPa增加到618MPa，而KIc则从3．42MPa·m“2增加到4．37MPa·m“。，真正同时达到了增强增韧。关键诃：A1203基复相陶瓷，热压烧结，断裂韧性，压痕法，单边切口梁法，复合添加，原料粉末粒度Manufactureandresearc

4、honthemechanicalpropertiesofalumina·baseddiphaseceramicsAbstractAJuminaceramicsmaterialswerewidelyused，butits10wfracturetoughnessrestricteditswjderappIication．ThemechanicalpropertjesofalumjnaceramicscanbeimprovedthroughthewhiskertougheningandparticletougheningbythesuitabIeselectlonofthesecondp

5、hase．ThegraingrowthofA1203canbehinderedbyaddingTicandTINparticleswithhjghmeltpointandhi曲hardness，whichmadethediphaseceramjcshavehighhardnessandhardstrenghness．Atthesametime，thedispersedsecondphasepafticIescanblocktheextensionofthecracks，whichdosomegoodtotheincreaseofthefracturetoughnessofthedi

6、phaseceramics．Asaresult，inthispaperthesetwokindsofpowderparticleswithdifrerentgranularitieswereseIectedtoaddtothealuminaforthesakeofobtainingtheexceJJentmechanicalproperties．ThereweremanyresearchesonA1203．baseddiphaseceramjcs，butfewofthemfocusedonthemethodsofthefracturetoughnessmeasurementofaI

7、umin8-baseddiphaseceramics．Thispaperspecia

8、1yresearchedtheselectionofthemostsuitableindentationmethodcalcuIationequatjonandtheef纯ctofthepowdersgranuJaritiesontheselectionoftheequationwhichismostsuitabIeforthissystemmateriaJswhentheinden