【摘 要】
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陶瓷基层状复合材料是一类受珍珠云母、贝壳等层状结构的启发而发展起来的强韧化陶瓷,由于增韧效果显著,成为当前陶瓷材料研究的热点。本文采用真空热压烧结法分别制备了Al2O
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陶瓷基层状复合材料是一类受珍珠云母、贝壳等层状结构的启发而发展起来的强韧化陶瓷,由于增韧效果显著,成为当前陶瓷材料研究的热点。本文采用真空热压烧结法分别制备了Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3以及ZrO2-Al2O3/Nb两种陶瓷基层状复合材料,系统研究了Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3以及ZrO2-Al2O3/Nb陶瓷基层状复合材料制备工艺、组织、性能之间的关系。本文采用用真空热压烧结的方法制备出Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3层状复合陶瓷块体,经过力学性能测试和显微组织分析,得出在温度为1550℃,压力为30MPa条件下,制备出的Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3块体材料综合性能最好。此时密度为4.28g/cm3,致密度达到96%。Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3层状复合陶瓷表现出良好的力学性能,热压烧结试样的弯曲强度为184MPa,断裂韧性最高可达5.2MPa? m1/2,Al2O3-Si3N4层和ZrO2-Al2O3层的维氏硬度值分别为16.95GPa,11.31GPa。分析了Al2O3-Si3N4/ZrO2-Al2O3层状复合陶瓷的三种增韧机制:裂纹偏转机制、纳米颗粒增韧、残余应力增韧。本文采用热压烧结的方法制备出ZrO2-Al2O3/Nb层状复合陶瓷块体,经过力学性能测试和显微组织分析,得出温度为1550℃,压力为30MPa时,综合性能最好。弯曲强度达到245MPa,断裂韧性达到7.2 MPa? m1/2。Al2O3-ZrO2层和Nb层维氏硬度值在1500℃时最高分别为8.12GPa,6.36 GPa。分析了ZrO2-Al2O3/Nb层状复合陶瓷的三种裂纹扩展方式。
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