納米m-ZrO-,2-+Al-,2-O-,3-復(fù)相系統(tǒng)的分散、燒結(jié)和力學性能研究.pdf

1、ZrO<,2>的增韌效應(yīng)主要是利用其t-m相變過程中的體積改變,這一變化與ZrO<,2>晶粒的尺寸密切相關(guān).該課題利用納米級m-ZrO<,2>顆粒對亞微米Al<,2>O<,3>進行增韌,著重研究了增韌效果與ZrO<,2>體積分數(shù)的關(guān)系;同時通過與文獻上的結(jié)果相比較,討論了燒結(jié)工藝和ZrO<,2>形態(tài)對增韌效果的影響.利用PMAA-NH<,4>作為分散劑,通過測量固含量為15vol.﹪的Al<,2>O<,3>和納米m-ZrO<,2>懸浮液

2、的流變曲線,我們仔細研究了分散劑含量和懸浮液pH值對懸浮液分散性的影響.研究結(jié)果表明,PMAA-NH<,4>對Al<,2>O<,3>和納米m-ZrO<,2>都有明顯的分散效果,但具體分散條件有所不同.為使兩種顆粒的懸浮液同時保持穩(wěn)定,我們選擇的分散條件為:PMAA-NH<,4>含量為0.3wt.﹪,pH值為9.這主要利用了PMAA-NH<,4>的電空間穩(wěn)定機制.我們對純Al<,2>O<,3>和含10vol.﹪納米m-ZrO<,2>的復(fù)合

3、材料的燒結(jié)行為進行了研究.從樣品的升溫曲線可以看出,加入納米m-ZrO<,2>以后,樣品的開始燒結(jié)溫度提高了將近從1033℃提高到1216℃,在1600℃下,樣品的最終收縮率分別為18.2﹪和16.0﹪,這些現(xiàn)象說明加入m-ZrO<,2>后樣品的燒結(jié)困難程度大大增加.從等溫對數(shù)曲線可以看出,純Al<,2>O<,3>樣品在燒結(jié)初期的ln(ΔL/L<,0>)-lnt曲線的斜率近似為0.4,與Coble的理論相符,但加入m-ZrO<,2>以后

4、,相應(yīng)的斜率變成1/3左右,與納米ZrO<,2>的燒結(jié)行為相似.我們對不同納米m-ZrO<,2>含量的樣品進行了斷裂韌性、斷裂強度和顯微硬度的測量.測量結(jié)果表明,在納米m-ZrO<,2>含量為4vol.﹪時,樣品的斷裂韌性達到極大值,為5.84MPa.m<'1/2>;在納米m-ZrO<,2>含量為2vol.﹪和4vol.﹪時斷裂強度比較接近,達到極大值,分別為395.0MPa和390.0MPa;加入m-ZrO<,2>后樣品的顯微硬度明顯