锆英石增韧95氧化铝陶瓷的研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要本课题针对95氧化铝陶瓷生产过程中存在的破损率较大和直接加入Zr02韧化成本较高的问题，通过采用廉价的锆英石作为zr02源来韧化95瓷，不但叮以解决95瓷的脆性问题，而且可以降低生产成本，这在生产实际中具有非常重要的意义。本文以锆英石为zr02源，在95瓷中引入第二相，制备了韧化95氧化铝陶瓷，并与直接加入Zr02相制备的韧化95氧化铝陶瓷作对比。分别对它们的烧结性能、体积密度、力学性能进行测试，对试样的微观结构和相组成进行分析，讨论了试样品相组成和显微结构与韧化95氧化铝陶瓷性能之间的

2、关系。最后对锆英石为Zr02源制各的韧化95氧化铝陶瓷的烧结过程和反应机理进行了简单的探讨。得出以下重要结论：1．比较了两种不同Zr02源对95氧化铝陶瓷基体性能的改进作用，得出；a)．直接在95瓷中添加zr02，会导致原95瓷的烧结温度升高，在原有工艺条件下难以获得致密化烧结，若要获得结构致密的瓷体就必须提高烧结温度，这对工业生产能耗角度考虑是极为不利的。并且，烧结体中的zr02多数还是以单斜相保留下来，缺少相变增韧的条件，难以获得力学性能优良的陶瓷。b)．以锆英石为Zr02源引入95氧化铝陶瓷中，在同等工艺

3、条件下能得到致密化烧结的陶瓷。并且随着锆英石添加量的增加，陶瓷的韧化效果呈现先增大后减小的趋势。c)．锆英石在95氧化铝基体中引入zr02来韧化95瓷的方法是合理可行的。2．通过对95氧化铝陶瓷基础配方的选择、优化。控制所添加锆英石的粒度、比例，选择合适的烧结曲线可获得力学性能优越的95氧化铝陶瓷。通过大量的实验及分析，得出：a)．氧化铝陶瓷中添加少量的MgO可使基体晶粒得到细化；添加Y203并与锆英石进行预烧，有助于反应后得到的四方相Z102得以在常温下保留，为四方Zr02通过浙江大学硕士学位论文相变增韧提高

4、材料力学性能提供了可能，锆英石在95瓷中的最佳添加量为4，5％。b)，锆英石的粒度影响着95氧化铝陶瓷的韧化效果，其中与基体主晶相粒度相当的锆英石粉所起到的韧化效果最佳，断裂韧性值高达6．04MPa．m”，为普通95瓷断裂韧性的1．5倍。3．对锆英石为zr02源制备的韧化95氧化铝陶瓷的烧结过程和反应机理的简单探讨，得出以下结论：a)，锆英石受95氧化铝陶瓷中烧结助剂的影响，分解温度降低，并且锆英石分解的相当完全。整个反应烧结过程应该是烧结一反应一烧结的过程。b)．莫来石、锆英石和与CaO形成低熔点的液相物质三

5、者之间存在对Si02的竞争关系，这种关系导致反应过程中没有莫来石相的出现。关键词：锆英石增韧氧化铝陶瓷显微结构力学性能塑垩查竺堡主兰笪丝苎AbstractDuringthemanufacturingof95aluminaceramics，hi【ghdamageisasignificantproblem，foritsbrittleness，Zr02cantoughaluminaceramicsbythemechanismofsffessinducedphasetransformation，butthecostwa

6、shigh．OurresearchprojectaimedtosolvetheproblembypreparedZr02toughedceramicsusingtherawmaterialofzircon，whichischeaperthanZrOz．Throughthismethod，notonlytheproblemCanbewellsolved，butalsoCUtdownthecost．Sothisprojectisofuniqueimportanceastopracticalproduction．In

7、thisexperiment，95aluminaceramicswastoughedbyaddingzirconastheSourceofZrOa．Forcontrast．anothersampleof95aluminaceramicsWaspreparedbyaddZr02directly．Thesamples’sintefingproperties，bulkdensityandmechanicalpropertiesweretested．AndtheirnficrostructLtreandphasecon

8、stituentwereinvestigated．Basedonthedata，therelationbetweenstructureandpropertywerediscussed．Inthelast，thesinteringprocessandthereactionmechanismwerediscussed．Wedrawtheconclusionsasfollowed：1，Com