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热处理温度对非晶晶化法制备ZrO2-Mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响.pdf
第39卷 第6期 稀有金属材料与工程 V01．39，No．6 RARE June2010 2010笠 6月 METALMATERIALSANDENG玳EER／NG 纳米 热处理温度对非晶晶化法制备Zr02．Mullite 复相陶瓷结构与力学性能的影响 谭小平，梁叔全，张勇，钟杰 (中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙410083) 对前驱体非晶以及晶化后试样进行表征，并着重研究热处理温度对Zr02．mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响。 试样的显微结构和断裂韧性产生重大影响。当核化温度由950升至1000℃时，纳米颗粒明显增大，断裂韧性急剧下降； 而高温阶段的晶化温度对力学性能影响相对较小。随着晶化温度的升高，试样的断裂韧性和抗弯强度均先略有增加随 MPa。 后下降。试样经950℃核化、1150℃晶化后取得最佳力学性能：断裂韧性5．13MPa·m“2和抗弯强度521 关键词：SAZ系非晶；热处理温度；结构；性能 中图法分类号：TQl71 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2010)06—1094-05 将熔融均匀的液体倒在不锈钢模具上实施强制冷却， Zr02．mullite复相陶瓷具有很好的化学稳定性和 高温强度，较高的抗蠕变性，较低的热膨胀系数和导 得到透明非晶体。根据DSC曲线所反映的转变温度以 热系数，是一种极具前景的高温结构材料[11。目前通 及XRD分析【21，并结合有关试验，拟定二步热处理工 过超微细粉致密化制备该类陶瓷材料仍存在诸如烧结 艺：首先，在较低温度(≈950℃)保温2h，发生t-Zr02 温度高(一般高于1500℃)、致密化难、增韧相种类有 限且成本高等一些问题。而从理论上讲，若能够控制 ℃)保温l~2h发生t-Zr02生长，莫来石析出、生长与 材料先使其胚体致密化，然后材料显微结构才开始演 结构调整。室温至低温核化段升温速度为15C／min， 变，这样能够在毫无烧结困难的情况下获得高韧性的 低温核化段至高温晶化段升温速度为10。c／rain，保 陶瓷复合材料。微晶玻璃的制备就是建立在这理论之 温后关闭电源随炉冷却。 上的。本实验通过成分设计，借鉴玻璃的熔制技术在 末衍射图谱进行晶相组成分析；用红外光谱仪 1650～1700℃温度下熔制、快速冷却获得Si—AI—Zr-O 均匀致密的前驱体非晶体，然后经梯度热处理，在 900～1250℃制得全致密的Zr02．mullite纳米复相陶瓷 材料；并着重讨论热处理温度对材料结构和力学性能 化陶瓷的显微结构。由Vicker压痕法测量材料的断裂 的影响。 韧性，计算公式为【3】： 1 实验 ＆_o．0319刍 SAZ系非晶组成见表1。各组分分别以相应的分 析纯氧化物原料引入。按比例称取混合料，在球磨机 表1 SAZ系非晶的组成 Table1 ofSAZ 内混合均匀后，加入刚玉坩埚内，用硅钼棒电炉加热， Compositionsglasses佃，％) 于1690—1700℃下保温24h，将高温熔融液倒入不 锈钢容器内的冷水中得到透明的非晶体，再将非晶体
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