Al,2O,3·ZrO,2金属陶瓷制备及性能研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要摘要氧化铝金属陶瓷具有良好的高温强度，是一种新型高温模具材料。由于氧化铝金属陶瓷断裂韧性低，限制了其在某些领域的应用，因此改善氧化铝金属陶瓷的断裂韧性是当前研究的重点。氧化锆增韧氧化铝金属陶瓷是一条重要途径，本研究提出以A1203·Zr02复合粉末为原料，采用真空烧结和热压烧结工艺制备A1203’Zr02(15wt．％)／W(40wt．％)／Cr(25wt．％)／Ni(15wt．％)／Co(5wt．％)金属陶瓷，并与不加Zr02的A1203／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷及加ZrCh的A1

2、203／Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷进行了性能的对比研究，采用金相分析、XRD、SEM／EDS、TEM、SENB等分析手段，对上述3种金属陶瓷材料微观组织和力学性能进行了详细研究；并对材料的断裂机理进行分析和探讨，还通过高温抗热震实验考察了A1203·Zr02AV／Cr／Ni／Co金属陶瓷抗热震性能和提出了采用高温压缩热模拟实验研究其高温压缩下的变形行为。得到如下主要结论：(1)采用真空烧结法制备A1203‘Zr02(15wt．％)／W(40wt．％)／Cr(25wt．％)／Ni(15wt．％)／Co

3、(5wt．％)金属陶瓷的相对致密度为74．2％，而热压烧结法制备的A1203。Zr02(15wt．％)AV(40wt．％)／Cr(25wt．％)／Ni(15wt．％)／Co(5wt．％)金属陶瓷相对致密度达到97．4％，表明热压烧结工艺更有利于提高制品的致密度。(2)采用热压烧结法制备的A1203。Zr02(15wt．％)／w(40wt．％)／Cff25wt．％)／Ni(15wt．％)／Co(5wt．呦金属陶瓷材料的断裂韧性为7．23MPa·m汜，与A1203／W／Cr／Ni／Co、A1203／Zr02／W／C

4、r／Ni／Co金属陶瓷材料相比其断裂韧性提高了约30％，表明以A1203"Z幻2复合粉末制备的金属陶瓷材料，具有较好的断裂韧性。这是由于在A1203‘Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷中保留了较多的四方相氧化锆(t．Z幻2)，t-Zr02的相变增韧作用提高了金属陶瓷的断裂韧性。(3)与A1203愚，／C洲i／Co、A1203／Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷相比，A120yZr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷具有较高的热震临界温度ATc(380℃)，其在△T兰300℃下循环水淬35次，裂纹无明显扩展

5、，具有更好的抗热震性能。(4)通过高温压缩热模拟试验考察了A1203"Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷的在高温下的变形规律，研究表明A1203‘Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷比A1203AWCr／Ni／Co、A1203／Zr02／W／Cr／Ni／Co金属陶瓷具有更好的高温韧性，不容易开裂失效。建立了A1203"Z她肿／Cr，N诞：o金属陶瓷的应力．应变本构方程为分段函数：厂o=宅；-3．411￡一2A56(8000C≤T≤95000{Lo=e-93·79+0·09147T毫--3．5308--2·

6、575(950。C≤T≤11000c)关键词：A1203+Zr02复合粉末；金属陶瓷；增韧机理；抗热震性；热模拟中南大学硕士学位论文AbstractA1203basedcermetiSanewtypeofhightemperaturediematerialsduetogoodhightemperaturestrength．Atpresent，Asitsfracturetoughnessislowthatlimitedtheirapplicationincertainareas，soimprovingthefra

7、cturetoughnessofA1203basedcermetisthefocusofresearch．ZirconiatoughenedA1201basedCermetiSanimportantway，inthisstudy,A1203‘加2／W／Cr／Ni／Co，A1203／W／Cr／Ni／Co，A1203／Zr02／W／Cr／Ni／Cocermetwerepreparedbyvacuumsinteringandhotpressingsintering，themicrostructureandmechan

8、icalpropertiesofthreekindsA1203basedcermetmaterialswereexaminedindetailbymeansofmetallographicanalysis，XRD，SEM／EDS．TEM．SENBandotheranalyticaltools．Thefracturemechanismofcermetwerestudy．Thermalsh