陶瓷具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的耐高溫腐蝕性能和出色的化學(xué)穩(wěn)定性,但其抗熱震性通常較差,這使得其應(yīng)用于鑄造鑲嵌法制備陶瓷/金屬復(fù)合材料時受到限制。因此,研究進(jìn)一步提高陶瓷的抗熱震性是非常必要的。本研究通過在Al_2O_3/莫來石復(fù)相陶瓷原料中分別添加AlF_3、MgO和ZrSiO_4,在復(fù)相陶瓷中引入莫來石晶須、堇青石和ZrO_2,基于晶須增韌、熱膨脹失配和相變增韌的機(jī)制,以解決Al_2O_3/莫來石復(fù)相陶瓷熱震后強(qiáng)度低等問題。研究原料組成、燒結(jié)溫度和保溫時間對陶瓷物相組成、燒結(jié)性能、微觀形貌、機(jī)械性能和抗熱震性能的影響規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對Al_2O_3/莫來石復(fù)相陶瓷抗熱震性能的控制。研究結(jié)果表明:(1)以Al_2O_3、SiO_2和AlF_3為原料,通過注漿成型法制備莫來石晶須增強(qiáng)的Al_2O_3/莫來石復(fù)相陶瓷。隨著溫度和AlF_3添加量的增加,莫來石晶須的長徑比降低并粗化。1600℃燒結(jié),AlF_3含量5wt%,生長出的莫來石晶須直徑為3~10μm,長徑比10~15。陶瓷的斷口主要表現(xiàn)出穿晶斷裂特征。莫來石晶須的橋聯(lián)作用顯著提高陶瓷的斷裂韌性,斷裂韌性最高達(dá)4.79MPa·m~(1/2)。莫來石晶須能夠阻礙熱震過程中產(chǎn)生的裂紋的擴(kuò)展,有效增強(qiáng)陶瓷抗熱震性。AlF_3含量為5wt%,復(fù)相陶瓷熱震10次后的彎曲強(qiáng)度損失率最低為3.82%。(2)以Al_2O_3、SiO_2和MgO為原料,以適量的PVA溶液作為塑性劑,通過模壓成型法制備Al_2O_3/莫來石/堇青石復(fù)相陶瓷。隨著MgO添加量的增加,復(fù)相陶瓷中開始出現(xiàn)堇青石相,開氣孔率增加,體積密度降低。Al_2O_3/莫來石/堇青石復(fù)相陶瓷的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均隨著MgO含量增加而降低�；跓崾錂C(jī)制,Al_2O_3/莫來石/堇青石復(fù)相陶瓷熱震10次后的彎曲強(qiáng)度損失率最低為7.42%。(3)以Al_2O_3、ZrSiO_4和MgO為原料,以適量的PVA溶液作為塑性劑,通過模壓成型法制備Al_2O_3/ZrO_2/莫來石復(fù)相陶瓷。隨著MgO添加量的增加,t-ZrO_2含量增加。過多的MgO加入會生成鎂鋁尖晶石。基于ZrO_2相變增強(qiáng)作用,Al_2O_3/ZrO_2/莫來石復(fù)相陶瓷的彎曲強(qiáng)度最大為365.21MPa,陶瓷的斷裂韌性達(dá)到5.31MPa?m~(1/2)。復(fù)相陶瓷熱震10次后彎曲強(qiáng)度的損失率最低為5.61%。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ174.1
【部分圖文】：

還具有優(yōu)良的電絕緣性等以在苛刻的條件下使用，故瓷的研究范圍越來越廣，所晶態(tài)，主要有 α-Al2O3，γ-Al2O，性質(zhì)也有較大差異，1300℃ndum），結(jié)構(gòu)最致密，活性低凈的剛玉是無色透明的，含有玉呈藍(lán)色，即藍(lán)寶石。元素 A 63%，共價鍵占 33%，可見陣基元為 O2-或 Al3+離子。α-A，其晶胞是棱面體，如圖 1.1(

長安大學(xué)碩士學(xué)位論文種情形下推導(dǎo)得到最大溫差，見式(1.4)：EarhTmf0.31x(1)max 熱導(dǎo)率，h 為表面對環(huán)境的傳熱系數(shù)，rm為材料的半厚度。(1)2 EaRf 熱應(yīng)力斷裂抵抗因子。幾種材料在 673K 時，ΔTmax- rmh 的計算

圖 1.3 裂紋橋聯(lián)機(jī)理示意圖及實(shí)例(a)裂紋橋聯(lián); (b)碳纖維[10]Fig.1.3 Schematic diagram of crack bridging(a)crackle bridging; (b)carbon fibre（2）裂紋偏轉(zhuǎn)晶須/纖維的裂紋偏轉(zhuǎn)效應(yīng)與裂紋橋聯(lián)有時是同時作用的，裂紋偏轉(zhuǎn)指的是當(dāng)裂紋擴(kuò)展到晶須/纖維時，因晶須/纖維模量極高，裂紋只得繞過晶須/纖維，有兩種形式，裂紋沿軸向與徑向的擴(kuò)展，圖 1.4(a)、(b)分別為裂紋沿軸向和沿徑向擴(kuò)展。圖 1.4 裂紋偏轉(zhuǎn)示意圖(a)軸向; (b)徑向Fig.1.4 Schematic diagram of crack deflection(a)axial direction; (b)radial direction(b)(a)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2857340