激光表面熔凝Al 2 O 3 –ZrO 2 （Y 2 O 3 ）陶瓷共晶层组织结构与形成机制

发布时间：2021-05-26 08:39

　　Al₂O₃-ZrO₂共晶陶瓷在接近熔点的超高温环境中仍能保持优异的力学性能和和化学稳定性,在航空航天等超高温强氧化环境下具有极高的潜在应用价值。长期以来,科研工作者的研究主要偏重于工艺参数对组织性能的影响,而对其凝固机理研究得相对较少。本文针对快速凝固条件下Al₂O₃-ZrO₂（Y₂O₃）伪二元共晶陶瓷层的形成机制进行研究,利用激光在高致密复相陶瓷块体表面进行快速重熔,通过对其微观形貌及力学性能的分析表征,研究凝固生长条件及第三组元含量对凝固组织演化的影响,并分析共晶微观组织与力学性能的相关性。利用热压烧结法成功制备致密度98%以上的Al₂O₃-ZrO₂（Y₂O₃）复相陶瓷基体,利用激光在复相陶瓷基体表面成功获得快速熔凝Al₂O₃-ZrO₂... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 Al_2O_3基共晶陶瓷概述
        1.2.1 Al_2O_3基共晶陶瓷体系
        1.2.2 Al_2O_3基共晶陶瓷凝固组织特征
        1.2.3 Al_2O_3基共晶复相陶瓷的熔凝制备方法
        1.2.4 Al_2O_3基共晶陶瓷的高温稳定性及力学性能
    1.3 快速凝固过程中凝固界面稳定性
    1.4 Al_2O_3–ZrO_2 共晶陶瓷激光快速熔凝及其性能
    1.5 主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
    2.1 试验材料及仪器
        2.1.1 试验所需原材料
        2.1.2 试验所需仪器
    2.2 试验样品的制备
        2.2.1 Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)纳米复相粉体球磨制备
        2.2.2 Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)复相陶瓷热压烧结制备
        2.2.3 Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷层激光表面熔凝制备
        2.2.4 Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷脉冲放电等离子辅助熔凝制备
    2.3 材料的组织结构分析
        2.3.1 XRD物相分析
        2.3.2 拉曼光谱分析
        2.3.3 扫描电镜(SEM)分析
    2.4 材料的基本性能测试
        2.4.1 实际密度测定
        2.4.2 维氏硬度及显微硬度测试
第3章 激光表面熔凝Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷凝固组织及力学性能
    3.1 引言
    3.2 Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)复相陶瓷的组织性能
        3.2.1 Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)复相陶瓷的组织结构
        3.2.2 Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)复相陶瓷的力学性能
    3.3 激光表面熔凝Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷工艺优化
    3.4 激光表面熔凝Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷凝固组织特征
        3.4.1 激光表面熔凝Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷的物相结构
        3.4.2 熔池中心胞状组织的形核机制
        3.4.3 激光表面熔凝Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷层组织演变规律
    3.5 激光表面熔凝Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷的力学性能
    3.6 本章小结
第4章 不同生长速率Al_2O_3–ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷的凝固组织演变
    4.1 引言
    4.2 激光工艺参数对晶胞内部共晶生长的影响
        4.2.1 激光扫描速率对共晶组织的影响
        4.2.2 Al_2O_3-ZrO_2 共晶陶瓷生长速度及过冷度理论预测
        4.2.3 规则共晶组织与非规则共晶组织并存机制
    4.3 过冷度对共晶陶瓷形核及生长的影响
    4.4 本章小结
第5章 Y_2O_3 含量对Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)共晶层组织结构演变的影响
    5.1 引言
    5.2 Y_2O_3 含量对激光表面熔凝Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)共晶陶瓷物相结构的影响
    5.3 Y_2O_3 含量对激光表面熔凝Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)共晶组织的影响
        5.3.1 Y_2O_3含量对熔池底部共晶组织的影响
        5.3.2 Y_2O_3含量对共晶层表面共晶组织的影响
    5.4 Y_2O_3 含量对激光表面熔凝Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)共晶层力学性能的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高温熔凝法Al2O3/ZrO2/YAG共晶陶瓷显微组织演变规律[J]. 付雪松,孙胃涛,韩文波,李康,陈国清,周文龙.  材料工程. 2017(02)
[2]Microstructure and Mechanical Properties of Al2O3/ZrO2 Directionally Solidified Eutectic Ceramic Prepared by Laser 3D Printing[J]. Zhi Liu,Kan Song,Bo Gao,Tian Tian,Haiou Yang,Xin Lin,Weidong Huang.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(04)
[3]ZrO2增韧Al2O3陶瓷的力学性能和增韧机制[J]. 任会兰,龙波,宁建国,褚亮.  复合材料学报. 2015(03)
[4]Al2O3/Al2O3-ZrO2（3Y）层状纳米复合材料的制备与性能优化[J]. 齐亚娥,张永胜,胡丽天.  材料工程. 2013(02)
[5]Al2O3/ZrO2（Y2O3）共晶复合陶瓷晶体生长机理[J]. 潘传增,张龙,赵忠民,张靖,朱浩.  粉末冶金材料科学与工程. 2007(05)
[6]激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷的显微组织与断裂韧性[J]. 苏海军,张军,王常帅,刘林,傅恒志.  北京科技大学学报. 2007(02)

博士论文
[1]Al2O3/ZrO2（Y2O3）共晶陶瓷的凝固行为及微观组织特征[D]. 付连生.大连理工大学 2019
[2]Al2O3/ZrO2/YAG共晶陶瓷的制备及组织特征[D]. 付雪松.大连理工大学 2013

硕士论文
[1]ZrO2-Y2O3复相材料的组成结构与性能研究[D]. 陈琪.武汉科技大学 2018
[2]Al2O3/ZrO2/Er3Al5O12复相粉体与共晶陶瓷的制备及性能研究[D]. 袁世峰.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3206077