区域熔炼法制备定向凝固Al 2 O 3 /YAG/ZrO 2 三元共晶陶瓷

发布时间：2021-03-15 13:03

　　凝固氧化物共晶陶瓷具备优良的高温性能,且具备耐腐蚀、抗氧化、高强度、高硬度等性能受到广泛关注,成为新一代超高温结构材料的候选者之一,在超高温航空航天发动机上具有重要应用前景。本实验采用高频感应区熔法凝固制备了Al2O3/YAG/ZrO2三元共晶陶瓷。主要研究内容和实验结论如下：（1）预烧结体制备与表征。通过对预烧陶瓷的致密度、显气孔率、物相分析以及XRD谱图的分析,确定最佳的烧结参数。其中,预烧结体选用摩尔比为65Al2O3/16Y2O3/19ZrO2的组份,熔点1715℃；随着球磨速度的提高,粒径下降,表面能增加,陶瓷的致密度增加,随着烧结温度的提高,材料的体积密度增加,显气孔率减小,温度过高时,烧结陶瓷发生软化,在1500℃条件下保温烧结2小时后体积密度为3.71g/cm3,显气孔率为3.00%,硬度为8.85GPa,断裂韧性为2.35MPa·m1/2。（2）共晶陶瓷制备与表征。经过分析模拟石墨坩埚、钼坩埚和钨坩埚的加热过程中的固液界面和温度梯度,结合实际试验,确定使用尺寸为直径10mm,壁厚2mm的钨坩埚进行定向凝固实验,区熔温度确定为为2100℃,坩埚行走速率为0-1Omm/h... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 选题背景以及研究意义
    1.2 定向凝固技术的发展与分类
    1.3 共晶生长理论
        1.3.1 规则共晶
        1.3.2 非规则共晶
    1.4 氧化物共晶陶瓷
        1.4.1 氧化铝基共晶陶瓷
        1.4.2 氧化物共晶陶瓷定向凝固常用制备技术
        1.4.3 定向凝固氧化物共晶陶瓷的微观结构特征
    1.5 本课题研究目标与内容
第二章 实验方案及测试方法
    2.1 实验原料及仪器
    2.2 实验流程
        2.2.1 预烧结体制备
        2.2.2 定向凝固坩埚以及线圈的选择
        2.2.3 感应加热区熔定向凝固共晶体制备
    2.3 性能测试与表征
        2.3.1 粒度分析
        2.3.2 相对密度及显气孔率
        2.3.3 试样物相分析
        2.3.4 显微结构分析
        2.3.5 硬度及断裂韧性的测定
第三章 预烧结陶瓷制备与表征
    3.1 烧结温度和保温时间的选择
    3.2 球磨速度对预烧结试样性能的影响
    3.3 预烧结陶瓷性能测试
    3.4 本章小结
第四章 区熔共晶陶瓷制备与表征
    4.1 区熔工艺参数选择
        4.1.1 坩埚的选择和线圈形状的选择
        4.1.2 感应线圈形状及匝数的选择
        4.1.3 区熔温度的选择
        4.1.4 坩埚行走速率的选择
    4.2 共晶陶瓷相组成与显微结构
        4.2.1 共晶陶瓷宏观形貌
        4.2.2 共晶陶瓷相组成
        4.2.3 共晶陶瓷微观组织
    4.3 行走速率对共晶陶瓷生长的影响
        4.3.1 行走速率对共晶陶瓷微观组织
        4.3.2 行走速率对共晶陶瓷力学性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]激光区熔Al2O3/Er3Al5O12共晶自生复合陶瓷的组织与断裂韧性[J]. 邓杨芳,张军,苏海军,宋衎,刘林,傅恒志.  无机材料学报. 2011(08)
[3]氧化物共晶陶瓷定向凝固研究进展[J]. 张军,刘林,苏海军,傅恒志.  中国材料进展. 2010(07)
[4]氧化物/氧化物共晶复合陶瓷研究进展[J]. 杨权,张龙,赵忠民,潘传增,曲振生,宋亚林.  材料开发与应用. 2009(04)
[5]超重力下燃烧合成Al2O3/ZrO2的成分、结构与性能[J]. 朱浩,赵忠民,张龙,宋亚林,潘传增.  特种铸造及有色合金. 2009(05)
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本文编号：3084227