氧化铝基复相陶瓷的显微结构与强韧化机理

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1、摘要氧化铝基陶瓷材料具有优异的力学性能，它的研究对于现代机械加工技术有着重要的意义。本论文介绍了A1203．TiC复相陶瓷刀具的研究发展近况。颗粒弥散增强复相陶瓷是经常使用的材料复合方法。大量研究表明：采用Ti(c，N)、TiC或TiN作为第二相弥散颗粒所制备的氧化铝基复相陶瓷相对A1203单相陶瓷而言，性能有了显著的提高。这类复相陶瓷性能优良，在机械加工领域有着广泛的应用前景。本实验采用气压烧结(GPS)以及GPS结合热等静压(HIP)后处理两种工艺制各氧化铝基复相陶瓷。A1203．TiCN体系．致密化过程主要为固相烧结机理；在高温高压烧结条件下，A1203与Tic之间的反

2、应均被抑制，而TiCN的分解反应在一定程度上有所进行。A1203一TiC／TiN体系的致密化过程为液相烧结；在A1203-TiC烧结体中，有气孔和晶粒的异常长大，导致所制备的A1203一TiC复相陶瓷性能不稳定。HIP处理后，材料的各项性能指标均有所改善，特别是可以大幅度提高抗弯强度，强度分散性有所降低，材料的性能趋向稳定。HIP处理后，晶界在高温超高压下得到增强，断口里典型的熔蚀行貌，断口晶界变得模糊。断裂方式由沿晶断裂为主变成以穿晶断裂为主。晶界的增强乃至断裂方式的改变是力学性能改善的根本原因。利用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)嘣观察材料的微观形貌和晶界显微结构特

3、点，用电子能谱(EDS)和x射线衍射(XRD)分析了材料晶界的相组成。系统研究了氧化铝陶瓷的力学性能、微观形貌、晶界显微结构，并讨论了各添加组分的作用、材料显微结构与力学性能的关系以及材料的烧结机理和影响材料结构与性能的影响因素。本论文探讨了氧化铝基复相陶瓷的强韧化机理，实验表明A1203．TiCN体系主要是微裂纹韧化。最后在理论上对A1203一TiN—Zr02一MgO复相陶瓷的强韧化机理进行了理论上的探讨。这些基础的研究工作对优化与稳定制各工艺、获得性能优良的陶瓷材料有着现实的指导意义。关键词：氧化铝气压烧结(GPS)热等静压后处理显微结构补强增韧AbstractResea

4、rchesonA1203一matrixedceramicswithperfectmechanicalpropertiesaremostsignificanttomodernmachining—technology．TherecentdevelopmentofA1203一TiCcompositeceramicswasintroduced．Particle—dispersedisamostly—usedmethodtofabricateceramiccomposites．ManyresearcheshaveshowedthatthemechanicalpropertiesofA1

5、20s—matrixceramicsinwhichTi(C，N)，TiCorTiNwasdispersedcouldbeimprovedalot，whichmightbewidelyusedinthefieldofmachining．A120s—matrixedceramicswerefabricatedbygaspressuresintering(GPS)andGPSwithPost—HIPbasedoncurrenttechniquesinthisexperiment．ForA1203一TiCNcompositeceramics，thedensitificationpro

6、cessWaScontrolledbythemechanismofsolidphasesintering．，whiletheprocesswascontrolledbythemechanismofliquidphasesinteringforthesystemofA120s—TiC／TiN．PoresandabnormalgraingrowthwereexistedintheA1203一TiCcompositeceramics，whichcontributetotheunstablemechanicalpropertiesThemechanicalproperties，esp

7、eciallythebendingstrengthwasimprovedalotbytheprocessofPost—HIRThepropertiesWaStendedtobecentered．Thegrainboundaryandgrainedgesweremorefaintnessafterpost-HIP．Andthegrainboundarywasstrengthenedathightemperatureandultra-pressure。Sotheceramicswasmainlytransg