结构陶瓷复合硬磁铁氧体材料的界面结构与性能

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1、摘要结构陶瓷具有耐高温、高硬度、耐磨损、抗腐蚀等诸多特点，是结构材料的重要组成部分。然而出于陶瓷材料存在较大的脆性，至今仍仅能用于静态环境下的结构件。为了提高陶瓷材料的韧性，人们开展了大量的研究工作。归纳起来可分为两类：即通过在裂纹尖端周围长生非弹性区域来增加材料的固有韧性和采用补强剂来引起裂纹桥联。上述丽类增韧原理分别在zr02应力诱导的相变增韧和纤维、晶须或二相粒子的补强增韧中得到以成功的应用。在几乎所有的磁性材料中，材料磁化强度的变化与应力或应变等力学量之间均存在着密切的联系。如对铁磁材料施

2、加应力时，往往会导致磁畴、自发磁化方向和强度发生变化，这一现象称之为压磁效应，由于得益于压磁效应的作用，不论是磁畴重新排列还是自发磁化方向发生变化都会引起材料额外的形变，因此在一定应力的作用下铁磁材料能产生非弹性变形。另外，作用在铁磁材料上的应力能使其自发磁化强度发生变化，为检测材料中的应力分布提供了依据。基于铁磁材料的上述特性，我们认为在结构陶瓷中引入铁磁体作为二相粒子，能够提高复合材料的力学性能并且使结构陶瓷兼具结构和功能的特性。这是因为当结构陶瓷中裂纹尖端的应力作用在弥散于基体内的铁磁体二相

3、粒子上时，铁磁粒子不仅在裂纹尖端周围产生的非弹性区域使复合材料的韧性提高；而且还能利用铁磁材料在外应力作用下自发磁化强度发生变化的性质，通过测量复合材料在应力作用下磁场强度的变化，探测出结构陶瓷中的应力分布情况。本文首先采用自蔓延高温合成技术合成了SrFel20。9，然后通过改变烧结工艺条件及参数，分别用热压烧结工艺(HP)和脉冲放电等离子烧结技术(SPS)来制备致密A1203．SrFel2019复合陶瓷。试图通过控制工艺条件使Ah03与SrFel2019铁氧体粒子在界面上形成部分固溶的复合材料。

4、建立舢203．SrFel2019复合材料的晶体结构、界面结构与材料力学性能、磁性能之间的关系。从界面结构变化的角度来预测和控制材料的性能，在此基础上发展陶瓷材料的界面结构设计理论，并为最终研制出高性能的结构陶瓷．硬磁铁氧体结构一功能一体化复合材料打下基础。采用XRD技术鉴定复合材料的物相，利用SEM，TEM柬分析SrFel2019及其复合材料的结构形貌，颗粒大小及结合情况，使用伺服材料实验机、洛氏硬度计及振动样品磁强计(VSM)测试了复合陶瓷的抗弯强度、硬度及其磁性能，并探讨它们之间关系。关键词：

5、自蔓延高温合成技术热压烧结脉冲放电等离子烧结技术SrFel2019A1203一SrFel20i9复合陶瓷ABSTRACTStructureceramicsarebecomingthekeymaterialsinmanykindsofindustrialfieldsduetoitsbeating—hightemperature，anti-abrasion，anti—erosionandpossessinghighhardness．Butithasbeenconstrainedononlythesta

6、ticconditionbecauseofitsbadtoughness．Recentlymanyeffortstoimprovetoughnessofceramicmaterialshavebeenmadebycontrollingtheirmicrostructure．Sumthemuptotwoparts：developnon-elasticareaaroundcracktiptoimprovenaturetoughnessofthecompositesandinducebridgebetw

7、eencrackbysupplement．TheprincipleshavebeensuccessfullyappliedinthosethatZr02stressinducementchangephaseandfiber,crystalbeardorthesecondparticlesimprovethetoughness．Thereiscloserelationbetweenmagnetizationchangeandstressinalmostmagneticmaterial．Forexam

8、ple，whenmagneticmaterialbeingpressed，magneticdomain、directionandstrengthofspontaneousmagnetizationwillvary．Thisphenomenoniscalledeffectofpressingmagnet．Whicheverrearrangementofmagneticdomainordirectionchangeofspontaneousmagnetizationwillinduce