SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

SHS纳米/微米块体复相陶瓷微观结构与断裂

通过在(CrO3 Al)燃烧体系中添加一定量的ZrO2(2Y)粉末,利用SHS冶金技术直接制备出Al2O3-35vol%ZrO2纳米/微米结构块体复相陶瓷,研究该复相陶瓷的微观结构与断裂行为.研究发现:该复相陶瓷基体主要由纳米/微米相晶内型结构共晶体组织构成;Vickers压痕试验显示引发陶瓷裂纹扩展的压痕压制临界载荷为30 kg;ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制和微裂纹增韧机制均很微弱;裂纹扩展主要受纳米/微米相晶内型结构共晶体控制,使该复相陶瓷在断裂过程中呈现出强烈的裂纹偏转绕过机制.     

Al2O3/ZrO2/ZrSiO4复合材料的研究

在Al2O3颗粒补强锆英石陶瓷的研究基础上,探讨了Al2O3与ZrO2共同对锆英石陶瓷的协同补强增韧行为.制备的锆英石基复合材料的室温抗弯强度和断裂韧性分别可达383.31MPa、4.39 MPa·m12.采用XRD分析了复合材料的相组成,采用SEM观察复合材料的断面形貌.结果显示:ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2存在;第二种增强体ZrO2的最佳引入量为20％(质量分数);确定复合材料的强韧化是由Al2O3和ZrO2颗粒引起的裂纹偏转、微裂纹增韧与ZrO2颗粒引起的相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂.     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3复合粉体经放电等离子超快速烧结得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为600℃/min,在烧结温度不保温,迅即在3 min内冷却至600°C以下. 力学性能研究结果表明,在1450℃超快速烧结得到的纳米复相陶瓷的抗弯强度高达1200MPa,断裂韧性K1c为5 MPa1/2. TEM像显示纳米SiC颗粒大多分布在Al2O3母体晶粒内,也有一些纳米SiC颗粒分布在ZrO2晶粒内. 断裂表面的SEM像表明,穿晶断裂是其主要的断裂模式,这是所制备的纳米复相陶瓷力学性能大幅提高的主要原因.     

Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷的显微结构特征与强韧化的关系

利用自带能谱的扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)仪,对Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷的显微结构特征及断口形貌进行深入分析研究.研究结果表明:表面压应力的作用细化了晶粒,提高了可相变四方相的含量,增加了相变增韧的效果;沿界面两端表现出2种不同的断裂机制:界面以外靠近表面部分,其断裂主要是穿晶断裂;在基体层的断裂则表现为沿晶和穿晶混合型断裂方式.该断裂行为与ZrO2层状陶瓷的相变增韧机制密切相关.     

Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料的制备与性能

用粉体分散及热压注方法制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料，研究了Al2O3/SiO2纳米复合陶芯材料的增强机理，SiO2纳米粉在Al2O3微粉基体中较均匀分布，不含纳米粉材料的断裂方式为典型的沿晶断裂，SiO2含量为3％和5％时，为沿晶／穿晶混合断裂，SiO2含量为7％时，以穿晶断裂为主，加入SiO2纳米粉后，复合材料的孔洞减少，致密度增加，致使烧结温度降低，含7％SiO2纳米粉的陶芯强度比不含纳米粉的提高了约4倍，其原因是纳米晶的析出和材料断裂方式的改变。     

Al2O3基复合材料中纳米SiC对微观结构的影响

本文从烧结温度、基体晶粒大小、断裂方式、SiC在基体中的分布等几个方面研究了纳米SiC颗粒的加入对Al2O3微观结构的影响．用非均相沉淀工艺制备的纳米SiC-Al2O3复合粉体，具有Al2O3颗粒包裹纳米SiC的特点，提高了烧结温度，明显使Al2O3晶粒变小，并且抑制晶粒异常长大，试样的断裂方式从以沿晶断裂为主转变到以穿晶断裂为主．SiC在Al2O3中分布均匀，大部分位于晶粒内，少部分位于晶界上．这种微观结构有利于力学性能的提高．     

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷材料的研究进展

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷由于具有优异的室温及高温机械性能而成为结构陶瓷领域研究的热点.本文就Al2O3/SiC纳米复相陶瓷的不同制备加工方式及增强增韧机理进行了详细的阐述.其中粉体的均匀混合是制备过程的关键因素,残余应力及裂纹偏转导致的穿晶断裂以及裂纹尖端SiC颗粒的桥联作用是复相陶瓷强度和韧性增加的主导因素.     

ZrO2/SiC-WSi2/MoSi2纳米复相陶瓷制备及增韧机制探讨

利用扫描电镜、图像分析仪以及X射线衍射仪研究了ZrO2/SiC-WSi2/MoSi2复合粉末的分散、热压试样结构、组织以及断口形貌和断裂韧性之间的相互关系.研究表明:综合利用球磨、酒精清洗、超声波振荡能很好地实现纳米/微米颗粒的分散,团聚现象较轻.SiC,Zro2纳米颗粒的协同复合化以及W的合金化能使复相陶瓷晶粒细化,增韧效果明显,断裂韧性可达8.13 MPa·m1/2,断口呈现出以沿晶为主、穿晶为辅的混合断裂特征.复相陶瓷的增韧主要是通过晶粒细化、裂纹偏转、微裂纹形成、桥联等机制的综合作用.     

超重力下燃烧合成大体积凝固态Al2O3/ZrO2（4Y）研究

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)混合粉末,以超重力下燃烧合成方式,制备出Al2O3/ZrO2(4Y)自生复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷微观结构、生长机理与力学性能.XRD、SEM与EDS结果显示,Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷基体为亚微米t-ZrO2纤维成三角对称分布其上、取向各异的棒状共晶团,而Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷则以分布均匀的微米级t-ZrO2球晶为基体.Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷的强化归因于小尺寸共晶团边界及残余压应力增韧、相变增韧机制引发的高断裂韧性所致;同时,细小t-ZrO2球晶所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所引发的高断裂韧性也使Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷得以强化.     

烧结温度对20%ZrO_2(3Y)/Al_2O_3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响

20%纳米ZrO2(3Y)粉末加入到高纯亚微米Al2O3粉中,采用高压干压成型方法和恒速升温多阶段短保温烧结方法制备出不同烧结温度下的复相陶瓷。研究烧结温度对复相陶瓷力学性能的影响,通过XRD,EDS和SEM对复相陶瓷进行元素组成和微观结构分析。结果表明:烧结温度在很大程度上影响着复相陶瓷的力学性能和微观结构,常压烧结1600℃保温8h时,相对密度、维氏硬度和断裂韧性达到最大,分别为98.6%,18.54GPa和9.3MPa·m1/2,而基体晶粒尺寸为1.4~8.1μm,ZrO2相变量为34.6%。1600℃下复相陶瓷具有优质的微观结构,断裂方式为沿晶-穿晶混合断裂模式。ZrO2(3Y)粉体的加入,从相变增韧、内晶型颗粒增韧和裂纹偏转等多个方面提高了复相陶瓷的断裂韧性。     

Al_2O_3对全稳定ZrO_2显微组织的影响

本文利用ＳＥＭ、ＥＤＡＸ等测试手段，细致地研究了Ａｌ２Ｏ３对全稳定ＺｒＯ２显微组织的影响．研究的结果表明，Ａｌ２Ｏ３在全稳定ＺｒＯ２中主要分布于晶界及第二相粒子中，其在晶内的固溶度极低；Ａｌ２Ｏ３能显著地促进ＺｒＯ２晶粒的生长，从而使气孔难以消除，降低材料的密度．     

Al_2O_3掺杂对Ce-ZrO_2陶瓷微观结构和性能的影响

在m-ZrO2中添加不同摩尔质量分数的亚微米A l2O3,真空热压烧结成复合陶瓷。通过X-射线衍射和扫描电镜以及能谱对复合陶瓷进行表征,并对材料的密度及力学性能进行了检测和分析。实验结果表明:A l2O3的加入提高了烧结密度,强化了材料的晶界,部分A l2O3颗粒嵌入到ZrO2基体晶粒内,形成"晶内型"结构;复合材料中存在多种增韧机制。相对于无掺杂的ZrO2,添加A l2O3后的材料硬度,抗弯强度和断裂韧性都有所提高。     

纳米Al2O3对纳米4YSZ复相陶瓷结构和性能的影响

以纳米4YSZ和纳米Al2O3粉末为原料,对掺少量Al2O3的4YSZ无压烧结体的烧结特性、结构和性能进行了研究.掺适量的Al2O3可降低烧结温度,减缓4YSZ晶粒的长大.少量的交接渗透强化了晶界,烧结体断裂倾向于穿晶断裂,提高了烧结体硬度.     

纳米SiC颗粒对Al2O3基体中ZrO2约束稳定的影响

采用热压的方法制备了纳米SiC颗粒复合的Al2O3-ZrO2陶瓷材料，研究了纳米SiC颗粒对样品烧结性能以及对Al2O3基体中ZrO2约束稳定的影响。结果表明，纳米SiC颗粒的加入影响样品的烧结性能。处于晶界的纳米SiC颗粒降低了基体材料对ZrO2颗粒的约束，不利于四方相ZrO2在室温下的保留。     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米ＳｉＣ－ＺｒＯ２（３Ｙ）－Ａｌ２Ｏ３复合粉体经放电等离子超快速烧得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为６００℃／ｍｉｎ,在烧结温度不保温,迅即在３ｍｉｎ内冷却至６００℃以下。     

残余热应力对Al2O3/Ni金属陶瓷断裂行为和力学性能的影响

运用残余热应力理论定性地解释也残余热应力对Al2O3/Ni金属陶瓷断裂行为和力学性能的影响，Ni颗粒位于Al2O3晶内或Ni含量低时，在Al2O3-Al2O3晶界产生张应力，易发生沿晶断裂；而其位于Al2O3晶界或Ni含量高时，在Al2O3-Al2O3晶界产生压应力，易产生穿晶断裂。     

SiC-ZrO_2纳米颗粒协同强韧化MOSi_2陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC-ZrO_2/MoSi_2复相陶瓷以及对比试样MoSi_2、ZrO_2/MoSi_2、SiC/MoSi_2陶瓷,利用X射线衍射仪、透射电镜以及力学性能测试仪器等对材料组织和力学性能进行了研究。结果表明:纳米ZrO_2、SiC颗粒的加入可以有效细化MoSi_2基体晶粒,纳米ZrO_2、SiC颗粒协同作用更有利于提高MoSi_2基陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,协同相中纳米SiC颗粒细化和强化MoSi_2基体的效果要好于纳米ZrO_2颗粒;20 vol%SiC+10 vol%ZrO_2+MoSi_2复相陶瓷抗弯强度是MoSi_2的3.8倍,断裂韧度是MoSi_2的2.4倍;在复相陶瓷基体以及粒子周围存在不同特征的位错组态,ZrO_2可以依靠自身相变的体积效应向基体泵入或输送位错,钉扎位错的第二相粒子包括SiC粒子和未相变的ZrO_2小粒子,弥散相特别是晶内型SiC和ZrO_2粒子对复相陶瓷位错的钉扎作用明显。     

Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的液相烧结及显微结构

通过在Y-TZP／Al2O3复相陶瓷材料中加入一定的添加剂，可以使其在较低的温度下进行液相烧结，使材料的烧结温度大幅度降低．由于液相的存在，氧化锆晶粒较细，而氧化铝晶粒可以借助液相发育成长柱状，这种形状的晶粒有利于陶瓷材料的力学性能，复相材料仍然保持较高的强度和断裂韧性．