Al 2 O 3 /ZrO 2 （Y 2 O 3 ）共晶陶瓷的凝固行为及微观组织特征
发布时间：2022-01-17 04:07
氧化铝基共晶自生复合陶瓷具有优异的力学性能、高温组织稳定性、抗氧化和抗腐蚀性能,被认为是能够在1600 K以上氧化气氛中长期稳定服役的理想高温结构材料。目前,关于共晶陶瓷的研究主要集中在制备技术开发方面（如,微拉法、边界外延生长法、激光加热浮流区法等）,并偏重于工艺参数、组织结构及力学性能的研究,然而关于凝固机理及微观结构调控方面的研究较少。本文以A1203/Zr02（Y203）共晶陶瓷为研究对象,着重研究其在凝固过程中的晶体生长行为和组织形成机理,主要研究内容如下:采用低温度梯度的高温熔凝法制备较大尺寸（Φ20 mm）的共晶陶瓷块体,凝固后的陶瓷块体具有三种显微组织区域:外层细晶共晶区、柱状共晶区及内部等轴共晶区。研究了不同区域的共晶生长行为和微观组织演变,重点考察了第三组元Y203的添加（浓度范围为0～9.2 mol%）对Al2O3/ZrO2共晶陶瓷凝固生长行为的影响。主要结论如下:Y2O3浓度控制着A1203/ZrO2共晶陶瓷的凝固行为和组织形态。熔凝态组织均由群集的晶团结构组成,随着Y2O3浓度增加,晶团几何外形发生“胞状→凸缘状→锯齿状→海藻状”形态的转变。表明Y2O3添加显...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?（ａ）共晶生长时总过冷度由溶质过冷度Ａ７；、曲率过冷度Ａ７；及动力学过冷度Ａ７；??构成；（ｂ）溶质过冷度ＡＴＣ和曲率过冷度Ａ７；随片层间距２的变化情况??
属于晶界机制，对晶粒尺寸较为敏感；（２）当》＞５时，属于位错运动型蠕变变形机??制，属于晶内机制，由晶内的位错运动控制。定向凝固共晶陶瓷与烧结态复相陶瓷二者??组分相同，但是蠕变特性差异较大。图１．８给出了?Ｗａｋｕ１７１对烧结态和定向凝固Ａ１２０３／ＹＡＧ??共晶自生复合陶瓷进行高温压缩测试时获取的应力－应变关系曲线，每种材料的应力指??数《值可以通过曲线的斜率求得。通过计算可知，烧结态陶瓷的应力指数〃值约为１￣２，??属于典型的晶界扩散型蠕变，如图１．９（ａ）所示；而Ａ１２０３／ＹＡＧ共晶陶瓷的应力指数／７值高??达５？６，属于典型的位错蠕变，在变形Ｐ的Ａｌ２〇３和ＹＡＧ晶体内部可观察到大量的位错结??构。如图１．９（ｂ）和（ｃ）所示。需要指出的足，Ｍａｚｅｒｏｌｌｅｓ１７３１和Ｐａｓｔｏｒ１７２１等研究发现：随着组??成相尺寸或相间距的降低，共品陶瓷的应力指数《值会逐渐降低，这主要与相尺寸降低??时陶瓷内部溶质的体扩散过程对于蜢变速率增加的贡献变大有关。??１０００「？?
属于晶界机制，对晶粒尺寸较为敏感；（２）当》＞５时，属于位错运动型蠕变变形机??制，属于晶内机制，由晶内的位错运动控制。定向凝固共晶陶瓷与烧结态复相陶瓷二者??组分相同，但是蠕变特性差异较大。图１．８给出了?Ｗａｋｕ１７１对烧结态和定向凝固Ａ１２０３／ＹＡＧ??共晶自生复合陶瓷进行高温压缩测试时获取的应力－应变关系曲线，每种材料的应力指??数《值可以通过曲线的斜率求得。通过计算可知，烧结态陶瓷的应力指数〃值约为１￣２，??属于典型的晶界扩散型蠕变，如图１．９（ａ）所示；而Ａ１２０３／ＹＡＧ共晶陶瓷的应力指数／７值高??达５？６，属于典型的位错蠕变，在变形Ｐ的Ａｌ２〇３和ＹＡＧ晶体内部可观察到大量的位错结??构。如图１．９（ｂ）和（ｃ）所示。需要指出的足，Ｍａｚｅｒｏｌｌｅｓ１７３１和Ｐａｓｔｏｒ１７２１等研究发现：随着组??成相尺寸或相间距的降低，共品陶瓷的应力指数《值会逐渐降低，这主要与相尺寸降低??时陶瓷内部溶质的体扩散过程对于蜢变速率增加的贡献变大有关。??１０００「？?
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高温氧化物共晶复合陶瓷研究进展[J]. 苏海军,王恩缘,任群,张军,刘林,傅恒志. 中国材料进展. 2018(06)
[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]氧化锆陶瓷增韧方法的研究进展[J]. 袁明,陈萍华,蒋华麟,舒红英,谢伟杰,何伟,邹芳,林艺. 江西化工. 2013(01)
[4]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)
[5]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)
[6]超重力下燃烧合成大体积凝固态Al2O3/ZrO2（4Y）研究[J]. 潘传增,张龙,赵忠民,张靖,杨泉,曲振生. 材料科学与工艺. 2009(01)
[7]微拉法制备氧化物共晶复相陶瓷的研究进展[J]. 吴江,张龙,赵忠民,潘传增,张靖,吴铮. 科学技术与工程. 2007(04)
[8]氧化锆材料的掺杂机理探讨[J]. 唐辉,林振汉,王欣,张强. 稀有金属快报. 2007(01)
[9]激光扫描共聚焦显微镜技术简介[J]. 李鹏云,曾晓荣. 泸州医学院学报. 2006(05)
[10]航空材料技术的发展现状与展望[J]. 颜鸣皋,吴学仁,朱知寿. 航空制造技术. 2003(12)
本文编号：3594010
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?（ａ）共晶生长时总过冷度由溶质过冷度Ａ７；、曲率过冷度Ａ７；及动力学过冷度Ａ７；??构成；（ｂ）溶质过冷度ＡＴＣ和曲率过冷度Ａ７；随片层间距２的变化情况??
属于晶界机制，对晶粒尺寸较为敏感；（２）当》＞５时，属于位错运动型蠕变变形机??制，属于晶内机制，由晶内的位错运动控制。定向凝固共晶陶瓷与烧结态复相陶瓷二者??组分相同，但是蠕变特性差异较大。图１．８给出了?Ｗａｋｕ１７１对烧结态和定向凝固Ａ１２０３／ＹＡＧ??共晶自生复合陶瓷进行高温压缩测试时获取的应力－应变关系曲线，每种材料的应力指??数《值可以通过曲线的斜率求得。通过计算可知，烧结态陶瓷的应力指数〃值约为１￣２，??属于典型的晶界扩散型蠕变，如图１．９（ａ）所示；而Ａ１２０３／ＹＡＧ共晶陶瓷的应力指数／７值高??达５？６，属于典型的位错蠕变，在变形Ｐ的Ａｌ２〇３和ＹＡＧ晶体内部可观察到大量的位错结??构。如图１．９（ｂ）和（ｃ）所示。需要指出的足，Ｍａｚｅｒｏｌｌｅｓ１７３１和Ｐａｓｔｏｒ１７２１等研究发现：随着组??成相尺寸或相间距的降低，共品陶瓷的应力指数《值会逐渐降低，这主要与相尺寸降低??时陶瓷内部溶质的体扩散过程对于蜢变速率增加的贡献变大有关。??１０００「？?
属于晶界机制，对晶粒尺寸较为敏感；（２）当》＞５时，属于位错运动型蠕变变形机??制，属于晶内机制，由晶内的位错运动控制。定向凝固共晶陶瓷与烧结态复相陶瓷二者??组分相同，但是蠕变特性差异较大。图１．８给出了?Ｗａｋｕ１７１对烧结态和定向凝固Ａ１２０３／ＹＡＧ??共晶自生复合陶瓷进行高温压缩测试时获取的应力－应变关系曲线，每种材料的应力指??数《值可以通过曲线的斜率求得。通过计算可知，烧结态陶瓷的应力指数〃值约为１￣２，??属于典型的晶界扩散型蠕变，如图１．９（ａ）所示；而Ａ１２０３／ＹＡＧ共晶陶瓷的应力指数／７值高??达５？６，属于典型的位错蠕变，在变形Ｐ的Ａｌ２〇３和ＹＡＧ晶体内部可观察到大量的位错结??构。如图１．９（ｂ）和（ｃ）所示。需要指出的足，Ｍａｚｅｒｏｌｌｅｓ１７３１和Ｐａｓｔｏｒ１７２１等研究发现：随着组??成相尺寸或相间距的降低，共品陶瓷的应力指数《值会逐渐降低，这主要与相尺寸降低??时陶瓷内部溶质的体扩散过程对于蜢变速率增加的贡献变大有关。??１０００「？?
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高温氧化物共晶复合陶瓷研究进展[J]. 苏海军,王恩缘,任群,张军,刘林,傅恒志. 中国材料进展. 2018(06)
[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]氧化锆陶瓷增韧方法的研究进展[J]. 袁明,陈萍华,蒋华麟,舒红英,谢伟杰,何伟,邹芳,林艺. 江西化工. 2013(01)
[4]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)
[5]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)
[6]超重力下燃烧合成大体积凝固态Al2O3/ZrO2（4Y）研究[J]. 潘传增,张龙,赵忠民,张靖,杨泉,曲振生. 材料科学与工艺. 2009(01)
[7]微拉法制备氧化物共晶复相陶瓷的研究进展[J]. 吴江,张龙,赵忠民,潘传增,张靖,吴铮. 科学技术与工程. 2007(04)
[8]氧化锆材料的掺杂机理探讨[J]. 唐辉,林振汉,王欣,张强. 稀有金属快报. 2007(01)
[9]激光扫描共聚焦显微镜技术简介[J]. 李鹏云,曾晓荣. 泸州医学院学报. 2006(05)
[10]航空材料技术的发展现状与展望[J]. 颜鸣皋,吴学仁,朱知寿. 航空制造技术. 2003(12)
本文编号：3594010
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