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微波烧结Al_2O_3-TiC复合材料

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微波烧结Al_2O_3-TiC复合材料

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【摘要】:
Al23―TiC复合材料具有高电导率、高硬度、高强度和高断裂韧性等性质,因此,其有可能作为陶瓷刀具〔1.Al23―TiC复合材料的烧结温度很高,通常用无压烧结的温度范围在1673°C―18002.改善Al23―TiC复合材料烧结性能常用方法是引用添加剂,通过与基体生成液相或固溶体,或改变界面反应程度,加强扩散,在较低的烧结温度下,实现材料的致密化而达到烧结的目的W.本文用微波烧结和常规烧结两种烧结

  Al23―TiC复合材料具有高电导率、高硬度、高强度和高断裂韧性等性质,因此,其有可能作为陶瓷刀具〔1.Al23―TiC复合材料的烧结温度很高,通常用无压烧结的温度范围在1673°C―18002.改善Al23―TiC复合材料烧结性能常用方法是引用添加剂,通过与基体生成液相或固溶体,或改变界面反应程度,加强扩散,在较低的烧结温度下,实现材料的致密化而达到烧结的目的W.本文用微波烧结和常规烧结两种烧结方法烧结Ah3―TiC复合材料。得出了有关Al23―TiC复合材料的力学性能指标,探讨了两种烧结方法对Ah3―TiC复合材料的烧结性能、力学性能的影响。

  试样的相对密度变化有着与收缩率的变化相类似的变3.2AI2O2―TC复合材料显微结构为配方2在不同烧结条件下的SEM照片可知,1800°C常规烧结的试样,其晶粒粗大(约为rnum),且结构疏松,烧结性能差,相应的抗弯强度低1800°C微波烧结的试样其晶粒明显要小,结构也致密,相应的抗弯强度要大(236.53MPa)相对密度也有提高(86.24%TD)1850°C常规烧结试样的SEM照片中,晶粒与1800°微波烧结的相近,其致密化强度与1800°C微波烧结的相近。

  3AI2O3―TiC复合材料的力学性能为不同配方的抗弯强度值。对于多晶材料,大量的试验证明晶粒愈小,强度愈高,实验证明,断裂强度f与晶粒直径d的平方根成反比〔5.由可知,三种烧结工艺得到试样的SEM照片中,其晶粒的大小不同,反映到抗弯强度也不相同。

  1800°C常规烧结试样的强度最低,1800°C微波烧结的试样强度与1850°C常规烧结试样的强度值相近。

  添加剂可与主晶相形成固溶体缺陷增加,因而起到烧结的作用〔6〕,从添加剂对烧结试样强度值影响看,Y2O3的作用最强,而CaO、MgO对强度的影响是,有的使强度值增加,有的却使强度值降低。这可能是添加剂的用量过量妨碍烧结相颗粒的直接接触,影响传质过程的进行所致,也可能是由于CaO与MgO在高温>1600°CW)下形成了固溶体而起不到添加剂应有的作用所致。

  为不同配方的维氏硬度的变化曲线。由可知烧结方法、温度及添加剂对维氏硬度的影响类似于这些因素对于强度值的影响。陶瓷材料的硬度取决于其组成和结构。本研究中,各配方的组成一样,因此结构对硬度的影响是主要因素。烧结方法、温度及添加剂等因素影响到材料的显微结构,进而影响到材料的硬度。

  为不同配方的断裂韧性变化曲线。由可知,断裂韧性的变化与抗弯强度的变化也具有一致性,因为它们之间有着内在的联系,根据断裂力学:无量纲几何因子,C为裂纹半长。可见,断裂韧性随抗弯强度的增大而增大。

  结论:在同样的烧结温度条件下,微波烧结所得的试样的致密化程度比常规烧结的要高,而且试样中晶粒的尺寸小;试样的力学性能比常规烧结的要好。

  在AI2O3―TiC复合材料的制备过程中,添加剂能有效地促进烧结,添加剂以Y23的作用最强。