细晶氧化铝陶瓷的烧结和力学性能研究.pdf

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1、·360·材料导报2013年5月第27卷专辑21细晶氧化铝陶瓷的烧结和力学性能研究肖长江，张恒涛，朱玲艳，栗正新(河南工业大学材料科学与工程学院，郑州450007)摘要以30urn、150nln、1m的Al20。粉为原材料，用两步法和常规烧结法得到了一系列晶粒尺寸不同的致密的氧化铝陶瓷，并对不同晶粒尺寸的A1()3陶瓷的微观结构、密度和抗弯强度等方面进行研究。结果表明：用两步法烧结得到的A120。陶瓷的晶粒尺寸小于用常规烧结法得到的，而且，随着晶粒尺寸减小，晶粒形状由板状变成了球形，抗弯强度逐渐增加。关键词A1203微观结构晶粒尺寸密度抗弯强度中图分类号：TB32文

2、献标识码：ASinteringProcessingandMechanicalPropertiesofFine-grainedAluminaCeramicXIAOChangjiang，ZHANGHengtao，ZHULingyan，LIZhengxin·(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，HenanUniversityofTechnology，Zhengzhou450007)AbstractUsing30nm，150nrn，1ⅢnA1203powderasrawmaterial，denseAlz03ceramicsw

3、ithdifferentgrainsizeswerepreparedbyconventionalsinteringandtwo-stepsintering，andthemicrostructure，density，bendingstrengthofA1203ceramicwerestudied．Theresultsshowthat，thegrainsizeofA12O3ceramicsobtainedbythetwo—stepsinteringissmallerthanthatobtainedwithconventionalsintering．Moreover，wi

4、thgrainsizedecreasing，thegrainshapechangesfromaplate-likeintoaspherical，thebendingstrengthgraduallyincreases．KeywordsA12Oa，microstructure，grainsize，density，bendingstrength致密氧化铝陶瓷。对不同晶粒尺寸的Al03陶瓷的微观结0引言构、密度和抗弯强度等方面进行了研究。氧化铝陶瓷，又称刚玉瓷，是一种以a—Al：O。为主晶相的1实验结构陶瓷材料，由于具有较高的力学强度、热导率、硬度、抗损毁性，较好的耐磨性

5、、耐腐蚀性、耐高温性，高耐火度及抗1．1实验材料化学侵蚀、电阻率高、电绝缘性能好、化学稳定性好、生物相本实验用的30nm和150nm的Al03粉均由杭州万景容性好等优点，在现代工程技术中成为应用最为广泛的结构新材料有限公司生产，产品的基本参数为．夕观均为白色粉陶瓷材料之一，在机械、化工、石油炼制、光学、真空电子、生末，晶体结构为a相，纯度大于等于99．9，晶粒的平均粒径物医学等诸多领域均有重要的应用[1]。随着现代技术的发分别为(30±5)nm和150~200nm。1m的Al2O3粉由郑展，人们将氧化铝陶瓷与金刚石膜组成复合材料，使复合材州融华公司生产，产品的基本参

6、数为：外观为白色粉末，晶粒料具有很好的介电性能和热学性能，拓宽了氧化铝陶瓷的使的平均粒径为1～1．5“m，晶体结构为相，纯度大于等于用范围l3_。99．8，其他杂质为NaO、SiO和Fe0。。一般来说，随着晶粒尺寸减小，陶瓷材料的力学性能提1．2样品成型和烧结工艺高，所以，人们一直在寻找用各种方法来烧结细晶陶瓷材料。常规烧结和两步法烧结的成型方法相同。30nm的比较成功的烧结方法有：放电等离子烧结[4]、超高压烧结[5]、Al。O。粉成型前需用超声波分散。将质量分数为5的微波烧结、热压烧结和两步法烧结[。用这些特殊的方PVA(聚乙烯醇)作为粘结剂加入到AlO。粉中，

7、研磨均匀法，人们得到了细晶陶瓷特别是纳米陶瓷。对于氧化铝陶瓷后，在250MPa的压力下压成尺寸约为27mm×5mm×来说，同样有很多的烧结细晶的方法I】，而且发现随着氧化5mm的试条的坯体。样品成型后的常规烧结中，具体的烧铝陶瓷晶粒尺寸的减小，材料的性能提高了很多。如用放电结曲线如图1(a)所示，具体的烧结方案为：升温速率3℃／等离子超快速烧结方法制备的纯氧化铝陶瓷的抗弯强度高min，烧结温度随A1。O。原粉的晶粒尺寸不同而不同(30nm达800MPa，比通常氧化铝陶瓷的抗弯强度高出1倍_1。的A103粉选择1500℃，150nm和1／,m的Al2O。粉选择本实