论文部分内容阅读
陶瓷阀门弥补了金属阀门的缺陷，但低韧性高脆性限制了其应用。本文制备出了高韧性的ZrO2/Al2O3复相陶瓷，对不同参数制备的复相陶瓷进行物理力学性能测试和微观结构表征，并分析讨论了提高复相陶瓷断裂韧性的机理。 本文机械球磨法制备了ZrO2和Al2O3混合粉，采用高压干压成型和恒速升温多阶段小保温烧结法(CHMSI)成功制备了不同球磨参数、烧结温度和烧结制度的20ZA（20％wt ZrO2/Al2O3）复相陶瓷。不同球磨参数下复相陶瓷的物理力学性能随着醇料比、球料比和球磨时间的增加而先增后降。当醇料比、球料比和球磨时间分别为0.8:1、4:1和8 h时，相对密度、显微维氏硬度、ZrO2相变量和断裂韧性达到最佳，分别为98.6％、18.54GPa、34.6％和9.41MPa?m1/2。此时复相陶瓷的微观结构也最佳，Al2O3晶粒细小，ZrO2晶粒分布均匀、晶界干净，内晶型颗粒多，大晶粒发生穿晶断裂，三叉晶界处ZrO2晶粒发生撕裂。不同烧结温度下复相陶瓷的物理力学性能随着烧结温度的增大而先增后降，于1600℃达到最佳，此时微观结构最佳。断裂模式也随着烧结温度的增大而逐渐变为混合断裂。分析最佳球磨参数和最佳烧结温度发现，相变增韧、内晶型颗粒增韧和弥散颗粒强韧化等增韧机制综合作用使20ZA（20％wt ZrO2/Al2O3）复相陶瓷具有较高的断裂韧性。相比于传统烧结法，两步烧结法中T1(1600℃)温度过高导致复相陶瓷的晶粒尺寸明显长大，从而性能和结构变差。