水平區(qū)熔法制備Al 2 O 3 /GdAlO 3 共晶陶瓷的工藝研究
發(fā)布時間：2022-01-02 01:12
定向凝固氧化物共晶陶瓷有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性能,包括熱穩(wěn)定性、抗氧化燒蝕能力,高溫機械性能,特別是高溫斷裂韌性和變形能力、抗蠕變性等,被認為是最有發(fā)展前景的新一代超高溫結構材料之一。本文通過水平區(qū)熔法制備Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷,并與垂直區(qū)熔法制備的Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷以及Al2O3/GdAlO3/ZrO2共晶陶瓷進行了比較,主要結論如下:（1）Al2O3/GdAlO3預燒結體的制備與表征:分析了試樣物相組成、微觀組織形貌、致密度以及氣孔率,確定了最優(yōu)燒結條件:溫度為1500℃,燒結時間為4 h;在此條件下得到的試樣僅有Al2O3相和GdAlO3相,體積密度為5.25 g/cm3,氣孔率為3.1%。（2...
【文章來源】：山東理工大學山東省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
共晶組織形貌和溶解熵以及小平面相體積分數(shù)的關系
圖 1.2 REAlO3結構 A 代表 RE 離子 B 代表鋁離子. 1.2 The structure of REAlO3A on behalf of RE ion B on behalf of A這方面的研究較少，主要集中在 Al2O3/GdAlO3，Al2O3/GdA及偽共晶體系。Waku 等[47]人率先采用布里奇曼法制備了 Alada 等[48]人研究了在潮濕環(huán)境中 Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的力異的抗腐蝕性。Mazerolles 等[49]人利用光學懸浮區(qū)熔法制3共晶陶瓷體，詳盡分析了試樣的組織形貌和力學性能。Wak了Al2O3/REAlO3共晶纖維，Al2O3/REAlO3共晶纖維呈棒狀和晶纖維在1500 ℃下強度，Al2O3/RE3Al5O12系統(tǒng)的抗拉強度比。
凝固共晶陶瓷表現(xiàn)出了優(yōu)異的斷裂韌性�，F(xiàn)在其增韌機理通過 Al2O3/Y3Al5O12(YAAl2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷來詳細說明。圖 1.3 表示的是 Al2O3/YAG 共晶陶瓷和 Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的壓痕裂紋擴徑。圖 1.3（a）表示為 Al2O3/YAG 共晶陶瓷的裂紋擴展，可以明顯看到 YAG 相l(xiāng)2O3相都被裂紋直線貫穿，同時在相與相的交界處沒有看到裂紋發(fā)生偏轉；相界面較強的價鍵是因為 YAG 相和 Al2O3相共同使用一個相同的氧原子，進而組織了裂進一步擴張，最終大大提高了材料的韌性；圖1.3（b）、1.3（c）表示Al2O3/YAG/Z晶陶瓷裂紋擴散方式，根據(jù)圖1.3（b），可以看到當裂紋終止繼續(xù)擴散時，在這條傍邊出現(xiàn)了一條新的裂紋，但是最后因為共晶組織的存在導致裂紋擴展被停止，這晶陶瓷的微觀組織由于 ZrO2的加入得到了細化形成了能夠捕捉裂紋的異能界面；.3（c）裂紋在 YAG/ZrO2相界面處偏轉。這是由于 ZrO2相的存在使裂紋發(fā)生偏轉，能量被削弱從而大大增強了韌性；在圖 1.3（d）可以看出在 Al2O3/YAG/ZrO2三元處發(fā)現(xiàn)了裂紋分叉，尖端應力強度被裂紋分叉減弱，從而進一步削弱了主裂紋擴散，最終材料韌性得到極大提高。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光雙面區(qū)熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生復合陶瓷的制備與表征[J]. 于建政,張軍,蘇海軍,宋衎,劉林,傅恒志. 無機材料學報. 2012(08)
[2]激光區(qū)熔Al2O3/Er3Al5O12共晶自生復合陶瓷的組織與斷裂韌性[J]. 鄧楊芳,張軍,蘇海軍,宋衎,劉林,傅恒志. 無機材料學報. 2011(08)
[3]超重力下自擠壓輔助燃燒合成Al2O3-ZrO2（Y2O3）共晶陶瓷[J]. 趙忠民,張龍,宋義剛,王衛(wèi)國. 稀有金屬材料與工程. 2011(S1)
[4]等離子熔凝Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的制備與組織[J]. 孫帥,徐強,朱時珍,劉穎. 稀有金屬材料與工程. 2011(S1)
[5]GH4049高溫合金在表面不同狀態(tài)下的殘余應力[J]. 高玉魁. 金屬熱處理. 2009(10)
[6]鈷基鑄造高溫合金K6509的研究[J]. 張強,張宏煒,賈新云,譚永寧,黃朝暉. 材料工程. 2009(S1)
[7]氧化物共晶自生復合陶瓷的研究進展[J]. 孫海濱,劉俊成,白佳海,李蛟. 陶瓷學報. 2009(02)
[8]常壓燒結ZrB2-SiC復相材料的抗氧化行為研究[J]. 閆永杰,張輝,黃政仁,劉學建. 無機材料學報. 2009(03)
[9]高涵道比渦扇發(fā)動機的關鍵制造技術[J]. 徐志剛. 航空制造技術. 2009(02)
[10]定向凝固Al2O3/YAG共晶自生復合材料的組織形態(tài)及非規(guī)則共晶生長[J]. 蘇海軍,張軍,劉林,傅恒志. 金屬學報. 2008(04)
本文編號：3563171
【文章來源】：山東理工大學山東省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
共晶組織形貌和溶解熵以及小平面相體積分數(shù)的關系
圖 1.2 REAlO3結構 A 代表 RE 離子 B 代表鋁離子. 1.2 The structure of REAlO3A on behalf of RE ion B on behalf of A這方面的研究較少，主要集中在 Al2O3/GdAlO3，Al2O3/GdA及偽共晶體系。Waku 等[47]人率先采用布里奇曼法制備了 Alada 等[48]人研究了在潮濕環(huán)境中 Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的力異的抗腐蝕性。Mazerolles 等[49]人利用光學懸浮區(qū)熔法制3共晶陶瓷體，詳盡分析了試樣的組織形貌和力學性能。Wak了Al2O3/REAlO3共晶纖維，Al2O3/REAlO3共晶纖維呈棒狀和晶纖維在1500 ℃下強度，Al2O3/RE3Al5O12系統(tǒng)的抗拉強度比。
凝固共晶陶瓷表現(xiàn)出了優(yōu)異的斷裂韌性�，F(xiàn)在其增韌機理通過 Al2O3/Y3Al5O12(YAAl2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷來詳細說明。圖 1.3 表示的是 Al2O3/YAG 共晶陶瓷和 Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的壓痕裂紋擴徑。圖 1.3（a）表示為 Al2O3/YAG 共晶陶瓷的裂紋擴展，可以明顯看到 YAG 相l(xiāng)2O3相都被裂紋直線貫穿，同時在相與相的交界處沒有看到裂紋發(fā)生偏轉；相界面較強的價鍵是因為 YAG 相和 Al2O3相共同使用一個相同的氧原子，進而組織了裂進一步擴張，最終大大提高了材料的韌性；圖1.3（b）、1.3（c）表示Al2O3/YAG/Z晶陶瓷裂紋擴散方式，根據(jù)圖1.3（b），可以看到當裂紋終止繼續(xù)擴散時，在這條傍邊出現(xiàn)了一條新的裂紋，但是最后因為共晶組織的存在導致裂紋擴展被停止，這晶陶瓷的微觀組織由于 ZrO2的加入得到了細化形成了能夠捕捉裂紋的異能界面；.3（c）裂紋在 YAG/ZrO2相界面處偏轉。這是由于 ZrO2相的存在使裂紋發(fā)生偏轉，能量被削弱從而大大增強了韌性；在圖 1.3（d）可以看出在 Al2O3/YAG/ZrO2三元處發(fā)現(xiàn)了裂紋分叉，尖端應力強度被裂紋分叉減弱，從而進一步削弱了主裂紋擴散，最終材料韌性得到極大提高。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光雙面區(qū)熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生復合陶瓷的制備與表征[J]. 于建政,張軍,蘇海軍,宋衎,劉林,傅恒志. 無機材料學報. 2012(08)
[2]激光區(qū)熔Al2O3/Er3Al5O12共晶自生復合陶瓷的組織與斷裂韌性[J]. 鄧楊芳,張軍,蘇海軍,宋衎,劉林,傅恒志. 無機材料學報. 2011(08)
[3]超重力下自擠壓輔助燃燒合成Al2O3-ZrO2（Y2O3）共晶陶瓷[J]. 趙忠民,張龍,宋義剛,王衛(wèi)國. 稀有金屬材料與工程. 2011(S1)
[4]等離子熔凝Al2O3/GdAlO3共晶陶瓷的制備與組織[J]. 孫帥,徐強,朱時珍,劉穎. 稀有金屬材料與工程. 2011(S1)
[5]GH4049高溫合金在表面不同狀態(tài)下的殘余應力[J]. 高玉魁. 金屬熱處理. 2009(10)
[6]鈷基鑄造高溫合金K6509的研究[J]. 張強,張宏煒,賈新云,譚永寧,黃朝暉. 材料工程. 2009(S1)
[7]氧化物共晶自生復合陶瓷的研究進展[J]. 孫海濱,劉俊成,白佳海,李蛟. 陶瓷學報. 2009(02)
[8]常壓燒結ZrB2-SiC復相材料的抗氧化行為研究[J]. 閆永杰,張輝,黃政仁,劉學建. 無機材料學報. 2009(03)
[9]高涵道比渦扇發(fā)動機的關鍵制造技術[J]. 徐志剛. 航空制造技術. 2009(02)
[10]定向凝固Al2O3/YAG共晶自生復合材料的組織形態(tài)及非規(guī)則共晶生長[J]. 蘇海軍,張軍,劉林,傅恒志. 金屬學報. 2008(04)
本文編號：3563171
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