雾化急冷Al 2 O 3 /ZrO 2 亚稳态粉末及烧结产物的性能表征
发布时间：2021-08-23 21:34
Al2O3陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、优异的绝缘性能、良好的化学稳定性和生物相容性,是目前应用最为广泛的陶瓷材料之一。然而其较低的韧性又极大阻碍在高新技术领域的进一步应用。利用纳米技术将ZrO2添加到Al2O3基体中,可实现相变增韧和纳米颗粒增韧两种增韧方式的叠加,极大提高Al2O3陶瓷材料的力学性能。其中,ZrO2增韧Al2O3（ZTA）纳米复合陶瓷和Al2O3/ZrO2共晶陶瓷两类材料已取得了显著效果,成为增韧Al2O3陶瓷领域的热门材料。然而由于纳米粉末的团聚和烧结过程中晶粒的异常长大,传统方法很难获得细密均匀的ZTA纳米复合陶瓷,削弱了纳米结构的强韧化作用。针对此问题,本文探索燃烧合成水雾化合成Al2O3/...
【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】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
纳米复合陶瓷的微观组织照片
l2O3/ZrO2复合粉末，Bartolomé等[34]对胶体法进行改进：首先将微米Al2O3粉末分散在乙醇中，加入定量锆盐和乙醇的混合物；随后经干燥、热处理及球磨等处理工艺即可获得Al2O3/1.7vol%ZrO2粉末。基于无压烧结工艺，Bartolom等[34]将制备的粉末烧结致密形成Al2O3/1.7vol%ZrO2纳米复合陶瓷，微观结构如图1-2所示。可以看出材料呈现出优异的晶内/晶间型纳米复合结构，其抗弯强度和断裂韧性分别达到603±17MPa和6.3±0.3MPa·m1/2。然而由于ZrO2的添加量仅为1.7vol%，在一定程度上削弱了ZrO2强韧化效果。图1-2Al2O3/1.7vol%ZrO2纳米复合陶瓷的微观组织照片[34](a)低倍；(b)高倍Figure1-2ThemicrostructuralimagesofAl2O3/1.7vol%ZrO2nanocompositeceramics[34](a)atlowmagnification;(b)athighmagnification
第1章绪论-7-图1-3不同ZrO2含量的ZTA纳米复合陶瓷的微观组织照片(a)Al2O3/5mol%ZrO2[39]；(b)Al2O3/10wt%ZrO2[28]；(c)Al2O3/20wt%ZrO2(MgO)[40]；(d)Al2O3/42wt%ZrO2[2]Figure1-3ThemicrostructuralimagesofZTAnanocompositeceramicswithdifferentZrO2content(a)Al2O3/5mol%ZrO2[39];(b)Al2O3/10wt%ZrO2[28];(c)Al2O3/20wt%ZrO2(MgO)[40];(d)Al2O3/42wt%ZrO2[2]1.2.1.2非晶晶化法近年来，非晶晶化法制备ZTA纳米复合陶瓷引起了学者们的广泛兴趣。非晶晶化法是固态相变法的一种，它主要包括两个步骤：首先通过相应的技术手段获得非晶态产物；随后，采用热处理或烧结工艺使得非晶相发生晶化，原位形成纳米复合结构，从而获得高密度、细密均匀的ZTA纳米复合陶瓷。最初，Al2O3/ZrO2非晶粉末多采用液相法获得。Bogdanov等[41]利用溶胶-凝胶法制备了复相前驱粉体，然后经热处理获得Al2O3/ZrO2亚稳相粉末。结果表明当处理温度在200-600℃，产物为非晶体；温度在600-1100℃时形成固溶体粉末。基于溶剂凝胶法，Xu等[42]制备Al2O3/ZrO2(Y2O3)体系的非晶粉末，并采用两步热压烧结法形成陶瓷胚体，最后在不同温度下热处理获得了一系列的Al2O3/ZrO2(Y2O3)纳米复合陶瓷。图1-4给出了对应Al2O3/ZrO2(Y2O3)纳米复合陶瓷的微观组织结构。由图可以看出，非晶粉末在1000℃热处理后出现100nm的纳米晶粒，在1200℃开始发生非晶晶化，并在
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]Al2O3/ZrO2（3Y）快速凝固共晶复合陶瓷显微结构、裂纹桥接与增韧[J]. 张龙,赵忠民,吴江,潘传增,张靖. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[3]Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝实验研究[J]. 张军,苏海军,刘林. 航空材料学报. 2003(S1)
[4]高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷[J]. 高濂,宫本大树. 无机材料学报. 1999(03)
博士论文
[1]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]共晶成份Al2O3/ZrO2（Y2O3）复相粉体合成及陶瓷制备工艺研究[D]. 王博.哈尔滨工业大学 2015
[2]Al2O3基复合陶瓷的燃烧合成离心熔铸机理研究[D]. 杨攀.哈尔滨工业大学 2014
[3]MgO+Y-TZP/Al2O3复合材料性能的研究[D]. 林衡.华南理工大学 2010
[4]t-ZrO2/α-Al2O3陶瓷纳米复合粉体制备研究[D]. 吴建华.湘潭大学 2005
本文编号：3358638
【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】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
纳米复合陶瓷的微观组织照片
l2O3/ZrO2复合粉末，Bartolomé等[34]对胶体法进行改进：首先将微米Al2O3粉末分散在乙醇中，加入定量锆盐和乙醇的混合物；随后经干燥、热处理及球磨等处理工艺即可获得Al2O3/1.7vol%ZrO2粉末。基于无压烧结工艺，Bartolom等[34]将制备的粉末烧结致密形成Al2O3/1.7vol%ZrO2纳米复合陶瓷，微观结构如图1-2所示。可以看出材料呈现出优异的晶内/晶间型纳米复合结构，其抗弯强度和断裂韧性分别达到603±17MPa和6.3±0.3MPa·m1/2。然而由于ZrO2的添加量仅为1.7vol%，在一定程度上削弱了ZrO2强韧化效果。图1-2Al2O3/1.7vol%ZrO2纳米复合陶瓷的微观组织照片[34](a)低倍；(b)高倍Figure1-2ThemicrostructuralimagesofAl2O3/1.7vol%ZrO2nanocompositeceramics[34](a)atlowmagnification;(b)athighmagnification
第1章绪论-7-图1-3不同ZrO2含量的ZTA纳米复合陶瓷的微观组织照片(a)Al2O3/5mol%ZrO2[39]；(b)Al2O3/10wt%ZrO2[28]；(c)Al2O3/20wt%ZrO2(MgO)[40]；(d)Al2O3/42wt%ZrO2[2]Figure1-3ThemicrostructuralimagesofZTAnanocompositeceramicswithdifferentZrO2content(a)Al2O3/5mol%ZrO2[39];(b)Al2O3/10wt%ZrO2[28];(c)Al2O3/20wt%ZrO2(MgO)[40];(d)Al2O3/42wt%ZrO2[2]1.2.1.2非晶晶化法近年来，非晶晶化法制备ZTA纳米复合陶瓷引起了学者们的广泛兴趣。非晶晶化法是固态相变法的一种，它主要包括两个步骤：首先通过相应的技术手段获得非晶态产物；随后，采用热处理或烧结工艺使得非晶相发生晶化，原位形成纳米复合结构，从而获得高密度、细密均匀的ZTA纳米复合陶瓷。最初，Al2O3/ZrO2非晶粉末多采用液相法获得。Bogdanov等[41]利用溶胶-凝胶法制备了复相前驱粉体，然后经热处理获得Al2O3/ZrO2亚稳相粉末。结果表明当处理温度在200-600℃，产物为非晶体；温度在600-1100℃时形成固溶体粉末。基于溶剂凝胶法，Xu等[42]制备Al2O3/ZrO2(Y2O3)体系的非晶粉末，并采用两步热压烧结法形成陶瓷胚体，最后在不同温度下热处理获得了一系列的Al2O3/ZrO2(Y2O3)纳米复合陶瓷。图1-4给出了对应Al2O3/ZrO2(Y2O3)纳米复合陶瓷的微观组织结构。由图可以看出，非晶粉末在1000℃热处理后出现100nm的纳米晶粒，在1200℃开始发生非晶晶化，并在
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]Al2O3/ZrO2（3Y）快速凝固共晶复合陶瓷显微结构、裂纹桥接与增韧[J]. 张龙,赵忠民,吴江,潘传增,张靖. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[3]Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝实验研究[J]. 张军,苏海军,刘林. 航空材料学报. 2003(S1)
[4]高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷[J]. 高濂,宫本大树. 无机材料学报. 1999(03)
博士论文
[1]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]共晶成份Al2O3/ZrO2（Y2O3）复相粉体合成及陶瓷制备工艺研究[D]. 王博.哈尔滨工业大学 2015
[2]Al2O3基复合陶瓷的燃烧合成离心熔铸机理研究[D]. 杨攀.哈尔滨工业大学 2014
[3]MgO+Y-TZP/Al2O3复合材料性能的研究[D]. 林衡.华南理工大学 2010
[4]t-ZrO2/α-Al2O3陶瓷纳米复合粉体制备研究[D]. 吴建华.湘潭大学 2005
本文编号：3358638
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