作為超高溫結(jié)構(gòu)材料,共晶氧化物陶瓷的力學(xué)性能和顯微組織密切相關(guān)。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(jié)晶種子對凝固組織影響規(guī)律,運(yùn)用經(jīng)典形核機(jī)制和Jackson-Hunt共晶生長模型探討了凝固組織的演變機(jī)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(zhuǎn)變?yōu)棣?Al₂O₃,c-ZrO₂和亞穩(wěn)相YAP。凝固組織依次經(jīng)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(fù)雜粗大的亞穩(wěn)復(fù)合陶瓷Al₂

【文章來源】：材料工程. 2017年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

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圖１實(shí)驗(yàn)流程圖Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

１０ｍｉｎ。高溫熔凝處理工藝路線：將Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２／ＹＡＧ燒結(jié)坯體放置Ｍｏ坩堝內(nèi)，然后置入高溫真空熔爐，抽真空并加熱至預(yù)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(shí)驗(yàn)流程圖Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)間１ｈ。由圖２（ａ）可見，熔凝后組織分布均勻且細(xì)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?yàn)棣粒粒欤玻希诚啵换疑珔^(qū)域?yàn)椋伲粒窍�；白色區(qū)域?yàn)楣倘埽伲玻希车模悖冢颍希蚕唷D２（ｂ）為高溫熔凝前放電燒結(jié)坯體的顯微織，由大量的等軸晶粒組成。燒結(jié)態(tài)顯微組織分布不均勻，存在偏聚現(xiàn)象，黑色Ａｌ２Ｏ３相晶粒局部聚集。燒結(jié)組織的不均勻性源于原始復(fù)合粉體的團(tuán)聚，粉體中相同組元的顆粒往往發(fā)生聚集，在燒結(jié)過程中經(jīng)原子擴(kuò)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(guān)。據(jù)Ｈｕｎｔ－Ｊａｃｋｓｏｎ理論，在共晶凝固過程中，如果其中一個(gè)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(fù)雜的規(guī)則共晶結(jié)構(gòu)。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(jié)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)果顯示（圖４），熔體溫度在１７５

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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