感应区熔法制备Al2O3／MgAl2O4／ZrO2共晶陶瓷.pdf

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1、第42卷第9期人工晶体学报V01．42No．92013年9月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSmember．2013感应区熔法制备Al2O3／MgAI2O4／ZrO2共晶陶瓷王进，刘俊成，曹献莹，任允鹏，白佳海(山东理工大学材料科学与工程学院，淄博255049)摘要：利用感应区熔法制备了AI2O3／Mg2O／ZrO共晶陶瓷。当坩埚壁温为2200oC、行走速度为2mm／h时，制备了$10mm×62mm表面光滑致密的陶瓷样品。扫描电镜微观组织图显示AI：O，相和MgAl：0相为基体相，ZrO相以棒状镶嵌在基体中。定向凝固共晶陶瓷硬度和断裂韧

2、性达到12GPa和6．1MPa·Ill，为预烧结体的2倍和1．7倍。气孔和晶界的消失及细小规整ZrO相在基体中的弥散分布，有效提高了材料的硬度和断裂韧性。关键词：共晶陶瓷；感应区熔；A12O3／MgA1O／ZrO2；微观组织；硬度；断裂韧性中图分类号：TQ174．75文献标识码：A文章编号：1000-985X(2013)09-1814-05PreparationofAI203／MgAl2O4／ZrO2EutecticCeramicbyInductionZoneMeltingMethodWANGJin，LIUJun-cheng，CAOXian—ying，R

3、ENYun-peng，BAI口一hai(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShandongUniversityofTechnology，Zibo255049，China)(Received7Apr／l2013，accepted18May2013)Abstract：A1203／MgA1204／Zr02eutecticceramicwaspreparedwithinductionzonemelting(ZM)method．Whenthecruciblewalltemperatureis2200oC，andthecr

4、uciblerateis2mm／h，adenserodsamplewaspreparedwithsmoothsurface．ItsmicrostructurerevealsthattheA1203-MgAI204phaseisthematrix，andtheZrO2sticksetsinthematrix．Itshardnessreaches12GPa，whichisabouttwotimesofthesinteredsample．Itsfracturetoughnessattemperaturereaches6．1MPa·m．whichisabout1

5、．7timesofthesinteredsample．Thedisappearanceofthegrainboundariesandpores，andthedispersionofthefineZrO2phaseswithroundshapeinthematrixresultintheimprovementofthematerialghardnessandfracturetoughness．Keywords：eutecticceramic；inductionzonemelting；A12O3／MgA12O4／Zr02；microstructure；har

6、dness；fracturetoughness1引言近年来，定向凝固氧化物共晶陶瓷以其优异的高温强度、高温结构稳定性、抗氧化性以及低密度等备受关注，在航空航天领域超高温结构件方面有着重要的应用前景。目前常用的样品制备方法主要有：(1)改进的Bridgman法。Waku、Ostuka等。，利用Bridgman法制备了大尺寸共晶体。然而，此方法的固液界面收稿日期：2013．04-07；修订日期：2013-05—18基金项目：国家自然科学基金(51172161)；山东省教育厅科技计划(J08LA10)；山东省自然科学基金(ZR2012EMM018)作者简介：王

7、进(1988-)，男，山东省人，硕士研究生。E—mail：wangjin409@163．com通讯作者：刘俊成，博士，教授。E—mail：jchliu@sdut．edu．cn第9期王进等：感应区熔法制备A1：O3／MgAl：O／ZrO2共晶陶瓷1815前沿的温度梯度较低，共晶陶瓷的相间距较宽大，从而影响材料的机械性能，尤其是高温断裂韧性。(2)激光悬浮区熔法。Sayir，Su等’以激光作热源，实现了区熔法制备共晶陶瓷。其优点是温度梯度足够高，可以不使用坩埚。但是，其样品尺寸受光斑直径的限制，且难以具有规则的外形。(3)微拉法。Zhao¨8]，Lee等利用

8、该方法制备了直径在毫米以下的共晶纤维，且制备的纤维强度比传统方法制备的大体积晶体