碱土金属氧化物对高铝瓷烧结性能的影响

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1、科研与探讨#$$%年第!期&总第!$’期(现代技术陶瓷碱土金属氧化物对高铝瓷烧结性能的影响谢根生P湖南科技职业学院，长沙J!###JQ摘要研究了碱土金属氧化物对高铝瓷烧结性质的影响，发现碱土金属氧化物增加高铝瓷韧性的同时并不降低其机械强度。加入不同的碱土金属氧化物其晶粒长宽比不同，一般来讲高长宽比的坯体有较高的韧性和机械强度及韦伯模数。关键词碱土金属高铝瓷烧结性质一般来说，强度和韧性的提高有助于设计者拓宽在含高氧化钡的%E9氧化铝瓷中也观察到了韧化作使用限制和提高结构陶瓷的可靠性。"#世纪$#年代及用，他的工作也显示氧化物添加剂能够被用来增加

2、晶%#年代早期，我们学会了怎样重点考虑设计具有高韧界处的线胀系数，从而有助于在%E9氧化铝中产生较性的陶瓷的显微结构。例如对所谓“陶瓷钢”的氧化锆高韧性，这样更进一步丰富了热膨胀失匹配理论。在裂陶瓷的研究进展则为高韧性结构陶瓷的发展提供了机纹尖端的尾部产生的裂纹遮蔽是正在发展的增加韧性会。的另一种理论，在具有高钙晶界组分的氧化铝中还报+!,对近代陶瓷增韧的历史作了全面的评价。告在裂纹尾迹中的丝、带有助于抑制裂纹扩展，从而提&’()*在文章中他描述了基本断裂力学、压痕断裂的作用、阻高韧性。在%%9的氧化铝中添加!9的非晶组分玻璃，力曲线性质和增

3、韧机理。我们认为脆性材料的强度通实验证实长柱状晶粒可导致韧性增加。对%E9氧化铝常由-./00/12理论描述，强度（!）和裂纹尺寸（"）之间瓷所作的大量研究的结果证实：在高铝瓷中，晶界相和存在如下关系：!3#$!6"，由此可知降低最终结构基质晶粒的形态已经变成了控制断裂韧性的重要因456"中晶粒尺寸和生产过程中可能出现的缺陷将获得最佳素。机械强度。在严酷条件下表面擦伤裂纹也能降低强度，由&’()*所提出的由热膨胀的各向异性所诱导的因此，了解裂纹的容许尺寸对预测结构陶瓷的机械性显微断裂描述了各向异性性质对机械性能的影响。在能在缺陷尺寸和使用过程

4、中的损伤之间关系有重要意几种各向异性的系统中，高长径比晶粒结构是韧性提义。高的基础，这个工作强调了裂纹弯曲和裂纹前端扭曲+",利用压痕测强度的各种方法，提供了一在结构陶瓷中作为一种重要的增韧机理而能大幅提高7(8)等种结构陶瓷可控损伤的方法，用维氏硬度法产生的压断裂韧性。痕在一定荷载范围将产生不同的裂纹尺寸，相应的强度测量有助于了解材料的裂纹尺寸和断裂曲线特性。!材料制备与实验方法这种方法已用于%%9:;"<=瓷。他发现晶界处的裂纹扩!"!材料制备展面路径和应力状态是决定一种结构陶瓷断裂韧性的玻璃粉末熔融#粉碎、球磨#混料#湿磨#压制主要因素

5、，热膨胀的失匹配理论已经证实组分性和相（FGHI(）#烧成（!EJ#K，J2）#研磨#切片#抛光#集合将导致产生更大的失匹配和张力，从而使韧性提测试高。材料内的微裂纹将导致产生晶界张力而提高晶界!"#测试方法的断裂性能，这样使微裂纹扩展需要更多能量，从而产阿基米德原理测密度；LMN判断晶相与非晶相；生更高的断裂韧性。压痕法测韧性和强度。+=,所做的工作表明：不仅晶界处>?@(*ABC8*D/等含氧化钙系统显示了最高的平均韧性（GO!HI(·的结晶将导致微裂纹而使韧性增加，而且发现在晶界@!6"）如图!所示，均匀的强度特性曲线显示在增加韧处由于

6、氧化铝和其他晶粒的失匹配而出现韧化作用。性时强度并不降低。通常，影响强度的主要因素是气作者简介：谢根生（!%EJR）男，博士研究生，副教授O主要从事工程陶瓷的研究O!!现代技术陶瓷$--.年第!期/总第!-)期0科研与探讨孔，特别是!22!(数量级的大气孔，或在初始粉末制".1，这个长宽比通常是计算6?)照片中的02个不同备中的残余小颗粒。的晶粒，分别计算长和宽而得出，如表!。在氧化锶系统中（图!）观察到了某些最高强度表!"#氧化铝瓷的显微结构和机械性能数据值，以前很少研究含高氧化锶的+19氧化铝，目前所氧化物平均晶粒’!(长宽比断裂’)*$

7、·(!’"韦伯模数做的工作显示此系统有相当的优势。含氧化钙系统产)34-.2!.0,./+生了)4:达"1,)*$的最高平均值，韦伯模数也从含5$40.2".10.!!,氧化镁的+到含氧化钙的!,到含氧化锶的"-。674-.2".1-./"-$($线胀匹配性线胀系数的匹配性的本质是基质氧化铝晶粒和晶粒区域的线胀系数的差异而导致在晶界区域产生压力或张应力。在极端情况下，在晶界处的低线胀系数将导致产生一个高的压应力而使氧化铝基质晶粒穿晶断裂而降低韧性。因此，要提高韧性，我们须使晶界处形成较高的线胀系数的材料，这能够从"个方面来实现：具有高膨胀系数

8、结晶相的结晶体或添加氧化物以在非晶界区域产生较高的线胀系数。后者的可能性已由@A7($B$CD所做图!具有不同碱土金属氧化物的"#氧化铝瓷的的模型解释。它能够预测一