作為超高溫結構材料,共晶氧化物陶瓷的力學性能和顯微組織密切相關。采用高溫熔凝法制備Al₂O₃/ZrO₂/YAG共晶陶瓷體,研究熔體溫度和結晶種子對凝固組織影響規(guī)律,運用經典形核機制和Jackson-Hunt共晶生長模型探討了凝固組織的演變機理。研究表明,隨著熔體溫度升高（1750²000℃）,凝固體物相組成從α-Al₂O₃,c-ZrO₂和YAG轉變?yōu)棣?Al₂O₃,c-ZrO₂和亞穩(wěn)相YAP。凝固組織依次經歷:非共晶Al₂O₃/ZrO₂/YAG、不規(guī)則共晶Al₂O₃/ZrO₂/YAG、納米纖維狀共晶Al₂O₃/ZrO₂/YAG和復雜粗大的亞穩(wěn)復合陶瓷Al₂

【文章來源】：材料工程. 2017年02期 北大核心

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

圖１實驗流程圖Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

１０ｍｉｎ。高溫熔凝處理工藝路線：將Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ燒結坯體放置Ｍｏ坩堝內，然后置入高溫真空熔爐，抽真空并加熱至預定溫度Ｔｓ，Ｔｓ范圍為１７５０～２０００℃，保溫１ｈ，緩慢冷卻至１７５０℃并保溫５ｍｉｎ，之后，以１０℃／ｍｉｎ速率冷卻至室溫，如圖１所示。圖１實驗流程圖Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２實驗結果２．１Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ共晶組織特征如圖２為熔凝前后試樣的微觀組織圖，熔體溫度Ｔｓ為１８００℃，保溫時間１ｈ。由圖２（ａ）可見，熔凝后組織分布均勻且細小，各相的形狀不規(guī)則，是典型的不規(guī)則共晶組織。ＥＤＸ能譜分析（圖３）和Ｘ射線衍射分析（圖４）表明，黑色區(qū)域為α－Ａｌ２Ｏ３相；灰色區(qū)域為ＹＡＧ相；白色區(qū)域為固溶Ｙ２Ｏ３的ｃ－ＺｒＯ２相。圖２（ｂ）為高溫熔凝前放電燒結坯體的顯微織，由大量的等軸晶粒組成。燒結態(tài)顯微組織分布不均勻，存在偏聚現象，黑色Ａｌ２Ｏ３相晶粒局部聚集。燒結組織的不均勻性源于原始復合粉體的團聚，粉體中相同組元的顆粒往往發(fā)生聚集，在燒結過程中經原子擴散合并成為大晶粒，如圖中圓圈所示。凝固組織的形貌特征與晶體的生長方式密切相關。據Ｈｕｎｔ－Ｊａｃｋｓｏｎ理論，在共晶凝固過程中，如果其中一個組元相為小平面生長方式，則共晶體為小平面／非小平面生長，形成不規(guī)則共晶或復雜的規(guī)則共晶結構。在Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ三元共晶體系中，ΔＳＡｌ２Ｏ３，ΔＳ

材料工程２０１７年２月圖３Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ共晶凝固組織（ａ）及各相組成的能譜分析結果（ｂ），（ｃ），（ｄ）（Ｔｓ為１８００℃）Ｆｉｇ．３Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅａｓ－ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄＡｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧｔｅｒｎａｒｙｅｕｔｅｃｔｉｃ（ａ）ａｎｄＥＤＳａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｐｈａｓｅｓ（ｂ），（ｃ），（ｄ）（Ｔｓ：１８００℃）圖４不同熔體溫度處理后Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ共晶凝固組織的Ｘ射線衍射圖譜Ｆｉｇ．４ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＡｌ２Ｏ３／ＹＡＧ／ＺｒＯ２ｅｕｔｅｃｔｉｃｓａｍｐｌｅｓｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ中表現為極度不規(guī)則的形狀；而ＺｒＯ２相的熔化熵值較小為３．５５Ｒ，ＺｒＯ２相小平面生長傾向弱，顯微組織為較規(guī)則的棒狀或片狀。圖５（ａ）為Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ共晶陶瓷透射照片，組織中沒有裂紋、孔洞等組織缺陷。另外，高分辨透射照片（圖５（ｂ），（ｃ），（ｄ））顯示，相－相界面非常干凈，缺陷少，不存在非晶相。這些結構特征是共晶陶瓷具有良好高溫性能的重要保障。２．２熔體過熱溫度對凝固組織影響圖６為不同熔體溫度Ｔｓ下Ａｌ２Ｏ３／ＹＡＧ／ＺｒＯ２共晶陶瓷的凝固顯微組織。由圖可見，凝固組織的形貌和相尺寸隨著熔體溫度升高而顯著變化。ＸＲＤ衍射圖譜分析結果顯示（圖４），熔體溫度在１７５

【參考文獻】：
期刊論文
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