發(fā)布時間：2017-09-22 17:06

  本文關(guān)鍵詞：成型工藝參數(shù)及稀土摻雜對Mg-PSZ性能的影響

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【摘要】：本文首先以單斜相氧化鋯及硝酸鎂/硝酸鋁以及PVA為原料通過濕法球磨制備了氧化鎂摻雜氧化鋯造粒粉,所制粉體呈現(xiàn)輕微團(tuán)聚,其顆粒呈近似球形,顆粒直徑為60-200nm。同時研究了壓力制度與PVA的含量對氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯(Mg-PSZ)素坯致密度以及燒結(jié)體致密度的影響,并且通過測試制品致密度來確定最優(yōu)化工藝。測試了Mg-PSZ包括抗熱震性能在內(nèi)的各項(xiàng)力學(xué)性能。結(jié)果表明:(1)干壓工藝結(jié)合等靜壓并保壓并且燒結(jié)溫度定為在1615℃可以制得致密度最高的Mg-PSZ試樣。(2)PVA含量應(yīng)控制在在5-7ml/100g既可以增加顆粒間的結(jié)合力,提高素坯強(qiáng)度,通過立體穩(wěn)定化效果防止團(tuán)聚,也可以減少氣體的產(chǎn)生而導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn)和坯體的疏松。(3)Mg-PSZ三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為715Mpa,斷裂韌性為10.25MPa.m1/2,熱震溫度大于250℃時材料失效。在最優(yōu)工藝條件下將三種稀土元素(Pr,Ce,La)及Pr/La摻雜在Mg-PSZ基體中。研究了稀土摻雜對Mg-PSZ三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度,熱震性,斷裂韌性等影響。結(jié)果表明:(1)Pr_2O_3的摻入一定程度增加了Mg-PSZ的氣孔率,細(xì)化晶粒,增加單斜相的含量,三者共同作用使Mg-PSZ的常溫力學(xué)性能有所下降。Pr_2O_3的摻入導(dǎo)致單斜相的增加,減小了熱膨脹系數(shù),且抗熱震參數(shù)及抗熱震損傷參數(shù)均隨Pr_2O_3的摻入而有所提高,熱震后殘余強(qiáng)度在Pr_2O_3摻量為0.1%~0.3%時得到顯著提高。(2)CeO2的摻入與Pr元素的摻入一樣,均導(dǎo)致了單斜相的增加造成試樣在常溫環(huán)境中強(qiáng)度產(chǎn)生起伏,但是通過促進(jìn)相變及增加氣孔率明顯改善了試樣的抗熱震性能。(3)La_2O_3的加入使Mg-PSZ內(nèi)部生成新的La2Zr2O7相,La2Zr2O7具有較高的強(qiáng)度和更低的低熱導(dǎo)率(1.56Wm-1.K-1)及熱膨脹系數(shù)(8.1×10-6/K),但因其斷裂韌性較低,影響了整體的斷裂韌性。(4)Pr_2O_3/La_2O_3復(fù)合摻雜能生成明顯的La2Zr2O7相,經(jīng)300℃及350℃循環(huán)熱震后強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。本研究通過探討稀土摻雜對Mg-PSZ性能的影響,提出了具體的摻雜機(jī)理,解釋了稀土摻雜與Mg-PSZ抗熱震性能之間的聯(lián)系,對優(yōu)選抗熱震氧化鋯陶瓷材料提供了技術(shù)指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯(Mg-PSZ) 成型工藝 稀土摻雜 力學(xué)性能 抗熱震性能
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 第一章 引言10-26
• 1.1 課題背景介紹10-11
• 1.2 氧化鋯陶瓷性能11-12
• 1.3 陶瓷的熱震性能12-21
• 1.3.1 熱應(yīng)力12-13
• 1.3.2 陶瓷材料的熱震性能13-15
• 1.3.2.1 熱震斷裂理論14
• 1.3.2.2 熱震損傷理論14-15
• 1.3.2.3 斷裂發(fā)生和裂紋擴(kuò)展的統(tǒng)一理論15
• 1.3.3 影響陶瓷材料抗熱震性能的因素15-17
• 1.3.3.1 陶瓷材料的力學(xué)性能15-16
• 1.3.3.2 陶瓷材料的熱力學(xué)性能16-17
• 1.3.4 改善陶瓷材料抗熱震性的途徑17-21
• 1.3.4.1 提高材料的斷裂韌性17-20
• 1.3.4.2 改善材料熱熱膨脹性能與熱導(dǎo)率20-21
• 1.4 氧化鋯的抗熱震性能21-22
• 1.5 氧化鋯的摻雜機(jī)理22-25
• 1.5.1 低價陽離子摻雜穩(wěn)定機(jī)理22-24
• 1.5.2 同價陽離子摻雜機(jī)理24
• 1.5.3 多元摻雜機(jī)理24-25
• 1.6 稀土摻雜氧化鋯陶瓷目前存在的問題25
• 1.7 論文課題的研究方案25-26
• 第二章 試樣制備及測試26-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所需原料及儀器26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟27-28
• 2.2.1 濕法球磨法制備氧化鋯粉體27-28
• 2.2.2 試樣制備方法28
• 2.3 性能測試方法28-32
• 2.3.1 體積密度的測試28-29
• 2.3.2 彎曲強(qiáng)度的測試29-30
• 2.3.3 抗熱震性能的測試30
• 2.3.4 斷裂韌性的測試30-31
• 2.3.5 試樣的相組成31
• 2.3.6 試樣斷口組織形貌及粉體形貌31-32
• 第三章 粉體的測試與表征32-35
• 3.1 氧化鎂穩(wěn)定氧化鋯粉32
• 3.2 粉體形貌表征32-33
• 3.3 造粒粉的差熱-熱重分析33-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 第四章 Mg-PSZ的制備及優(yōu)化35-48
• 4.1 Mg-PSZ的密度分析35-45
• 4.1.1 成型工藝與生坯體積密度正交分析35-39
• 4.1.2 成型工藝與成品致密度正交分析39-44
• 4.1.3 PVA含量的影響44-45
• 4.2 Mg-PSZ的熱震性能45-46
• 4.3 小結(jié)46-48
• 第五章 稀土元素的摻雜48-70
• 5.1 Pr元素?fù)诫s48-55
• 5.1.1 Pr_2O_3摻雜對形貌的影響48-50
• 5.1.2 Pr_2O_3的摻入對Mg-PSZ抗熱震性能的影響50-53
• 5.1.3 小結(jié)53-55
• 5.2 Ce元素的摻雜55-60
• 5.2.1 CeO_2部分穩(wěn)定氧化鋯55-57
• 5.2.2 CeO_2摻雜Mg-PSZ的性能57-58
• 5.2.3 小結(jié)58-60
• 5.3 La元素?fù)诫s60-66
• 5.3.1 La_2O_3摻雜對試樣組分的影響60-62
• 5.3.2 La_2O_3摻雜對試樣室溫性能的影響62-63
• 5.3.3 La_2O_3的摻入對Mg-PSZ熱震性能的影響63-65
• 5.3.4 小結(jié)65-66
• 5.4 Pr/La復(fù)合摻雜66-70
• 5.4.1 復(fù)合摻雜對試樣室溫性能的影響66-67
• 5.4.2 復(fù)合摻雜對試樣熱震性能的影響67-69
• 5.4.3 小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王家梁;馬德軍;羅濤;孫亮;;裂紋開裂形式對陶瓷材料彈性模量儀器化壓入測試結(jié)果的影響[J];硅酸鹽學(xué)報;2015年06期

2 李學(xué)偉;段桂芳;劉春紅;閆磊鑫;鄭書航;張立明;;CaO引入量對ZrO_2制品相組成和性能的影響[J];耐火材料;2013年06期

3 楊清華;李宏偉;王煥平;馬紅萍;雷若姍;徐時清;;Y_2O_3和納米AlN協(xié)同作用對氮化鋁陶瓷燒結(jié)性能及熱傳導(dǎo)的影響[J];材料研究學(xué)報;2013年04期

4 吳龍;吳迪;葉信宇;楊斌;;稀土氧化物復(fù)合ZrO_2陶瓷的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];有色金屬科學(xué)與工程;2012年04期

5 張丹華;王璐;郭洪波;宮聲凱;;多元稀土氧化物摻雜二氧化鋯基陶瓷材料的熱物理性能[J];復(fù)合材料學(xué)報;2011年02期

6 劉占國;歐陽家虎;夏校良;相s，

本文編號：902014