氧化铝基复合陶瓷的制备和性能测试

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1、氧化铝基复合陶瓷的制备和性能测试摘要氧化铝陶瓷是应用最广泛的一种结构陶瓷材料，然而其低的断裂强度、相对较差的抗热震和抗蠕变能力大大限制了它的应用。TiC具有高熔点(3067℃)和高硬度(HV=2800)，在A1203陶瓷中掺入TiC后又可抑制Ah03晶粒的生长，使复合陶瓷具有更高硬度和强度，而且分散的TiC粒子可以阻碍裂纹的扩展，对断裂韧性的提高也有一定的作用。目前关于TiC—A1203复合陶瓷的研究大多数为微米级或亚微米级粉体之间的复合，纳米TiC．A1203复合陶瓷的研究还比较少见。TiC和A1203常用

2、的复合方式是将TiC和Ah03粉末机械混合，TiC．A1203复合陶瓷绝大多数采用热压烧结(HP)制备，烧结工艺一般为1600～1750。C×30MPa×lh，并且通常采用氮气或氩气作保护气氛。本论文研究了烧结温度和原料粉末粒度对氧化铝基复合陶瓷组织和力学性能的影响。对不同粒度的原料粉末制备的Ah03．TiC复合陶瓷，随着原料粉末的逐步变细，复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都逐步提高，但原料粉末的细化对硬度却没有与此对应的影响。对氧化铝基体添加了不同含量的TiC，研究TiC的添加量对A1203一TiC复合陶瓷组织

3、和性能的影响。当TiC的添加量为30叭．％时，A1203．TiC复合陶瓷有最佳的力学性能，抗弯强度为567MPa，断裂韧性为4．96MPa．nl“2。对Ai203．TiC复合陶瓷添加了少量的纳米Y203添加剂，改变Y203的添加量，研究Y203的添加对氧化铝基复合陶瓷烧结性能的影响。当Y203的添加量为O．35州．％时，A1203。TiC复合陶瓷的致密度有所提高，但随着Y203的添加量的增加，A1203。TiC复合陶瓷的致密度却逐步降低。本论文还讨论了TiC、TiN和Ti(C,N)的添加对复合陶瓷性能的影响。

4、关键词：氧化铝基复合陶瓷，热压烧结，TiC添加量，增强增韧，Y203，纳米原料粉末ManufactureandPropertiesoftheA1203-basedCeramicsAbstractA1203一basedceramicsareessentialstructuralmaterials，whichhavebeenwidelyusedascuttingtools，becauseoftheirhi曲strength，hardness，chemicalstabilityandexcellentwearres

5、istance．Butlowerfracturetoughnesslimitstheirapplications．TiChasahighmeltingtemperatureandhi曲resistancetocorrosionandoxidation．SincetheadditionofTiCtotheA1203matrixCanincreasesomemechanicalproperties，thepropertiesofTiCparticlesreinforcedAl203一basedceramicswe

6、rewidelystudied．ThecommonmethodusedtofabricatetheA1203一TiCceramicsistoaddTiCparticlesdirectlyintoA1203matrixbyballmilling．PreparationofA1203-basedceramicsbyHPattractsmoreattention．Conventionalhot-pressingofA1203一basedceramicsiscarriedoutat1650～1750"Cand30MP

7、aforlhunderargonatmosphereinanhot-pressingfurnace．A1203-TiCceramicswimvarioussizeofstartingpowderswerehotpressingusing30Ⅲ．％TiCcontent．TheVickershardness．bendingstrengthandfracturetoughnesswerestudied．Theexperimentresultsshowthatthestartingpowderssizehasasig

8、nificanteffectonthepropertiesofA1203-TiCceramics．TheA1203·TiCceramicswithvariousadditionsofTiC，froml5to35叭．％，weremanufactured．TheeffectsofTiCparticlesonthemechanicalpropertieswerestu．died．Theexperiment