定向凝固Al2O3基共晶自生復(fù)合陶瓷具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、高溫抗氧化性及抗腐蝕性,有望成為新一代長(zhǎng)期服役于高溫氧化性氣氛中的超高溫結(jié)構(gòu)材料。本文以采用光懸浮區(qū)熔法制備的定向凝固Al2O3/GdAlO3（GAP）二元共晶自生復(fù)合陶瓷材料為研究對(duì)象,對(duì)其制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,分析了預(yù)制體和籽晶對(duì)制備Al2O3/GAP共晶陶瓷的影響;研究了凝固速率與共晶組織之間的關(guān)系,對(duì)Al2O3/GAP共晶陶瓷的微觀組織形貌、相組成、擇優(yōu)取向和相界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究;測(cè)定了不同溫度下Al2O3/GAP共晶陶瓷的力學(xué)性能,包括硬度、斷裂韌性、彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度,并對(duì)其增韌機(jī)制進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:隨著抽拉速率的增大,Al2O3/GAP共晶組織片層間距逐漸減小。當(dāng)其過(guò)大（>60mm/h）時(shí),試樣表面會(huì)產(chǎn)生宏觀裂紋,組織中出現(xiàn)了胞狀及條帶狀組織,二者均會(huì)降低材料的力學(xué)性能。Al2O3/GAP共晶陶瓷試樣呈乳白色棒狀,表面無(wú)裂紋和孔洞,致密度高,試樣中只存在Al2O3和GAP兩相,無(wú)非晶相的存在,兩相體積比為Al2O3:GAP=48:52,接近其理論值（45:55）。Al2O3相和GAP相相互連... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

定性凝固氧化物共晶陶瓷在1700°C的抗氧化性[13]

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文2氧化物陶瓷材料的易發(fā)生塑性形變，導(dǎo)致機(jī)械性不能滿足應(yīng)用條件。截止現(xiàn)在，燒結(jié)工藝仍然是制備陶瓷材料的主要手段。由于燒結(jié)陶瓷均是多晶，難以獲得單晶相，各相之間存在薄弱界面，難以保證顯微組織的均勻性、穩(wěn)定性，這進(jìn)一步導(dǎo)致陶瓷材料的應(yīng)用受到限制。因此，急需發(fā)展新一代陶瓷材料的制備工藝以提高其高溫力學(xué)性能。圖1-1定性凝固氧化物共晶陶瓷在1700°C的抗氧化性[13]Fig.1-1Oxidationresistanceofdirectionallysolidifiedoxideeutecticceramicsat1700°C[13]定向凝固工藝可以使材料的微觀結(jié)構(gòu)按一定方向進(jìn)行排列，獲得具有特定方向的單晶組織，進(jìn)而提升材料的機(jī)械性能。學(xué)者們將定向凝固技術(shù)應(yīng)用到氧化物共晶自生復(fù)合陶瓷的制備過(guò)程中。共晶相從熔體中析出自生復(fù)合，降低了孔洞含量，提高了材料的致密度。相界面以一定的晶體學(xué)位向關(guān)系進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)去除了傳統(tǒng)復(fù)合材料中的人為界面，去除了燒結(jié)陶瓷中的界面非晶相，從而使得材料在高溫下組織更穩(wěn)定性和機(jī)械性能更優(yōu)異[14]，如圖1-2所示。定向凝固氧化物陶瓷材料具有顯著的各向異性，特別是在其擇優(yōu)生長(zhǎng)方向上表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能[15,16]。因此，定向凝固氧化物共晶陶瓷材料有希望成為全新一代可以在超高溫氧化性氣氛中長(zhǎng)時(shí)間服役的超高溫結(jié)構(gòu)材料[17]。圖1-2定向凝固氧化物共晶陶瓷彎曲強(qiáng)度比較[14]Fig.1-2Comparisonofflexuralstrengthofdirectionalsolidifiedoxideeutecticceramics[14]

第1章緒論3定向凝固氧化物陶瓷具有廣闊的應(yīng)用前景，有希望作為航空航天大型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴、導(dǎo)向葉片和燃燒室內(nèi)襯等能夠在高溫氧化性氣氛下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的部件[18]，如圖1-3所示。同時(shí)定向凝固氧化物共晶自生復(fù)合材料的應(yīng)用將明顯提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率[19]，并可大大降低廢氣的排放量，如圖1-4所示。圖1-3定向凝固氧化物共晶陶瓷在未來(lái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用[18]Fig.1-3Applicationofdirectionallysolidifiedoxideeutecticceramicsinfutureturbineengines[18]圖1-4定向凝固氧化物共晶陶瓷的應(yīng)用對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的提高[19]Fig.1-4Applicationofdirectionallysolidifiedoxideeutecticceramicstoimprovethermalefficiencyofturbineengines[19]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3622983