水平区熔法制备Al 2 O 3 /GdAlO 3 共晶陶瓷的工艺研究
发布时间：2022-01-02 01:12
定向凝固氧化物共晶陶瓷有优异的高温稳定性能,包括热稳定性、抗氧化烧蚀能力,高温机械性能,特别是高温断裂韧性和变形能力、抗蠕变性等,被认为是最有发展前景的新一代超高温结构材料之一。本文通过水平区熔法制备Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷,并与垂直区熔法制备的Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷以及Al2O3/GdAlO3/ZrO2共晶陶瓷进行了比较,主要结论如下:（1）Al2O3/GdAlO3预烧结体的制备与表征:分析了试样物相组成、微观组织形貌、致密度以及气孔率,确定了最优烧结条件:温度为1500℃,烧结时间为4 h;在此条件下得到的试样仅有Al2O3相和GdAlO3相,体积密度为5.25 g/cm3,气孔率为3.1%。（2...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
共晶组织形貌和溶解熵以及小平面相体积分数的关系
图 1.2 REAlO3结构 A 代表 RE 离子 B 代表铝离子. 1.2 The structure of REAlO3A on behalf of RE ion B on behalf of A这方面的研究较少，主要集中在 Al2O3/GdAlO3，Al2O3/GdA及伪共晶体系。Waku 等[47]人率先采用布里奇曼法制备了 Alada 等[48]人研究了在潮湿环境中 Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的力异的抗腐蚀性。Mazerolles 等[49]人利用光学悬浮区熔法制3共晶陶瓷体，详尽分析了试样的组织形貌和力学性能。Wak了Al2O3/REAlO3共晶纤维，Al2O3/REAlO3共晶纤维呈棒状和晶纤维在1500 ℃下强度，Al2O3/RE3Al5O12系统的抗拉强度比。
凝固共晶陶瓷表现出了优异的断裂韧性。现在其增韧机理通过 Al2O3/Y3Al5O12(YAAl2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷来详细说明。图 1.3 表示的是 Al2O3/YAG 共晶陶瓷和 Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的压痕裂纹扩径。图 1.3（a）表示为 Al2O3/YAG 共晶陶瓷的裂纹扩展，可以明显看到 YAG 相l2O3相都被裂纹直线贯穿，同时在相与相的交界处没有看到裂纹发生偏转；相界面较强的价键是因为 YAG 相和 Al2O3相共同使用一个相同的氧原子，进而组织了裂进一步扩张，最终大大提高了材料的韧性；图1.3（b）、1.3（c）表示Al2O3/YAG/Z晶陶瓷裂纹扩散方式，根据图1.3（b），可以看到当裂纹终止继续扩散时，在这条傍边出现了一条新的裂纹，但是最后因为共晶组织的存在导致裂纹扩展被停止，这晶陶瓷的微观组织由于 ZrO2的加入得到了细化形成了能够捕捉裂纹的异能界面；.3（c）裂纹在 YAG/ZrO2相界面处偏转。这是由于 ZrO2相的存在使裂纹发生偏转，能量被削弱从而大大增强了韧性；在图 1.3（d）可以看出在 Al2O3/YAG/ZrO2三元处发现了裂纹分叉，尖端应力强度被裂纹分叉减弱，从而进一步削弱了主裂纹扩散，最终材料韧性得到极大提高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光双面区熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生复合陶瓷的制备与表征[J]. 于建政,张军,苏海军,宋衎,刘林,傅恒志. 无机材料学报. 2012(08)
[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]超重力下自挤压辅助燃烧合成Al2O3-ZrO2（Y2O3）共晶陶瓷[J]. 赵忠民,张龙,宋义刚,王卫国. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[4]等离子熔凝Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的制备与组织[J]. 孙帅,徐强,朱时珍,刘颖. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[5]GH4049高温合金在表面不同状态下的残余应力[J]. 高玉魁. 金属热处理. 2009(10)
[6]钴基铸造高温合金K6509的研究[J]. 张强,张宏炜,贾新云,谭永宁,黄朝晖. 材料工程. 2009(S1)
[7]氧化物共晶自生复合陶瓷的研究进展[J]. 孙海滨,刘俊成,白佳海,李蛟. 陶瓷学报. 2009(02)
[8]常压烧结ZrB2-SiC复相材料的抗氧化行为研究[J]. 闫永杰,张辉,黄政仁,刘学建. 无机材料学报. 2009(03)
[9]高涵道比涡扇发动机的关键制造技术[J]. 徐志刚. 航空制造技术. 2009(02)
[10]定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长[J]. 苏海军,张军,刘林,傅恒志. 金属学报. 2008(04)
本文编号：3563171
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
共晶组织形貌和溶解熵以及小平面相体积分数的关系
图 1.2 REAlO3结构 A 代表 RE 离子 B 代表铝离子. 1.2 The structure of REAlO3A on behalf of RE ion B on behalf of A这方面的研究较少，主要集中在 Al2O3/GdAlO3，Al2O3/GdA及伪共晶体系。Waku 等[47]人率先采用布里奇曼法制备了 Alada 等[48]人研究了在潮湿环境中 Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的力异的抗腐蚀性。Mazerolles 等[49]人利用光学悬浮区熔法制3共晶陶瓷体，详尽分析了试样的组织形貌和力学性能。Wak了Al2O3/REAlO3共晶纤维，Al2O3/REAlO3共晶纤维呈棒状和晶纤维在1500 ℃下强度，Al2O3/RE3Al5O12系统的抗拉强度比。
凝固共晶陶瓷表现出了优异的断裂韧性。现在其增韧机理通过 Al2O3/Y3Al5O12(YAAl2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷来详细说明。图 1.3 表示的是 Al2O3/YAG 共晶陶瓷和 Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的压痕裂纹扩径。图 1.3（a）表示为 Al2O3/YAG 共晶陶瓷的裂纹扩展，可以明显看到 YAG 相l2O3相都被裂纹直线贯穿，同时在相与相的交界处没有看到裂纹发生偏转；相界面较强的价键是因为 YAG 相和 Al2O3相共同使用一个相同的氧原子，进而组织了裂进一步扩张，最终大大提高了材料的韧性；图1.3（b）、1.3（c）表示Al2O3/YAG/Z晶陶瓷裂纹扩散方式，根据图1.3（b），可以看到当裂纹终止继续扩散时，在这条傍边出现了一条新的裂纹，但是最后因为共晶组织的存在导致裂纹扩展被停止，这晶陶瓷的微观组织由于 ZrO2的加入得到了细化形成了能够捕捉裂纹的异能界面；.3（c）裂纹在 YAG/ZrO2相界面处偏转。这是由于 ZrO2相的存在使裂纹发生偏转，能量被削弱从而大大增强了韧性；在图 1.3（d）可以看出在 Al2O3/YAG/ZrO2三元处发现了裂纹分叉，尖端应力强度被裂纹分叉减弱，从而进一步削弱了主裂纹扩散，最终材料韧性得到极大提高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光双面区熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生复合陶瓷的制备与表征[J]. 于建政,张军,苏海军,宋衎,刘林,傅恒志. 无机材料学报. 2012(08)
[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]超重力下自挤压辅助燃烧合成Al2O3-ZrO2（Y2O3）共晶陶瓷[J]. 赵忠民,张龙,宋义刚,王卫国. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[4]等离子熔凝Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的制备与组织[J]. 孙帅,徐强,朱时珍,刘颖. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[5]GH4049高温合金在表面不同状态下的残余应力[J]. 高玉魁. 金属热处理. 2009(10)
[6]钴基铸造高温合金K6509的研究[J]. 张强,张宏炜,贾新云,谭永宁,黄朝晖. 材料工程. 2009(S1)
[7]氧化物共晶自生复合陶瓷的研究进展[J]. 孙海滨,刘俊成,白佳海,李蛟. 陶瓷学报. 2009(02)
[8]常压烧结ZrB2-SiC复相材料的抗氧化行为研究[J]. 闫永杰,张辉,黄政仁,刘学建. 无机材料学报. 2009(03)
[9]高涵道比涡扇发动机的关键制造技术[J]. 徐志刚. 航空制造技术. 2009(02)
[10]定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长[J]. 苏海军,张军,刘林,傅恒志. 金属学报. 2008(04)
本文编号：3563171
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