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纳米氧化铝复合粉体的制备及其烧结体性能研究

作者：张伟 Publish: 2007-8-24 Hits:-

【中文题名】

纳米氧化铝复合粉体的制备及其烧结体性能研究

【英文题名】

【学科专业】

凝聚态物理

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-24

【中关键词】

纳米Al_2O_3复合粉体,添加剂,包裹工艺,热压烧结,复合陶瓷,显微结构

【英关键词】

nano-Al_2O_3 composite powders,additives,coating processing,hot-pressing sintering,composite ceramics,microstructure,mechanical properties,

【分类导航】

工业技术>一般工业技术>工程材料学>特种结构材料>>

【论文摘要】

Al_2O_3陶瓷是目前应用最为广泛的结构陶瓷材料之一，然而其自身的脆性以及成瓷困难等弱点，极大地限制了它的应用，因此制备陶瓷基复合材料是陶瓷发展的必然趋势。本文将选用TiO_2／MnO_2／Y_2O_3复合添加剂来降低Al_2O_3陶瓷的烧结温度，同时采用新颖的液相包裹和热压的方法制备Al_2O_3／Fe复合陶瓷，并对材料的结构和性能进行研究。文中主要内容包括以下几个方面：采用液相包裹法制备了两种粒度的Al_2O_3表面包裹添加剂的复合粉体，研究了不同的烧结温度和制备工艺对材料性能的影响。TiO_2／MnO_2／Y_2O_3复合添加剂可以与Al_2O_3形成置换固溶体，使纳米Al_2O_3粉体在1550℃烧结后，样品的相对密度达到99％，硬度值将近14Gpa，断裂韧性达到4.79MPa。粉体粒度对Al_2O_3陶瓷烧结影响较大，纳米粉体表面活性较高，容易烧结；微米粉体表面活性较低，不易烧结，力学性能较差，微米粉体引入TiO_2／MnO_2／Y_2O_3添加剂后，在1600℃煅烧2h，样品相对密度达到93.8％，硬度值提高了32％。纳米Al_2O_3／添加剂复合粉体经无水乙醇洗涤后，可以有...

【论文题纲】

摘要	3-5
Abstract	5-10
第一章绪论	10-30
1.1 引言	10-11
1.2 氧化铝陶瓷的基本特性	11-13
1.3 低温烧结氧化铝陶瓷的研究现状及用途	13-16
1.3.1 氧化铝陶瓷的制备方法	14-15
1.3.2 氧化铝陶瓷的用途	15-16
1.4 氧化铝基复合陶瓷的研究进展	16-30
1.4.1 氧化铝陶瓷的增韧机理	16-19
1.4.1.1 相变增韧	17
1.4.1.2 纤维晶须赠韧	17-18
1.4.1.3 微裂纹增韧	18
1.4.1.4 原位自增韧	18-19
1.4.1.5 延性相增韧	19
1.4.2 氧化铝/金属复相陶瓷	19-24
1.4.2.1 氧化铝/金属复相陶瓷的研究现状	19-21
1.4.2.2 氧化铝/金属复相陶瓷的增韧机理	21-24
1.4.3 氧化铝/金属复相陶瓷的制备方法	24-29
1.4.3.1 氧化铝/金属复相陶瓷的设计原则	24-26
1.4.3.2 纳米氧化铝/金属复合粉体的制备方法	26-28
1.4.3.3 氧化铝/金属复相陶瓷的烧结技术	28-29
1.4.4 氧化铝/金属复相陶瓷的用途	29-30
第二章主要研究内容及创新点	30-34
2.1 选题的意义和新颖性	30-31
2.2 本文的主要研究内容	31
2.3 拟采用的技术路线和实验方案	31-34
第三章氧化铝陶瓷的低温烧结及性能研究	34-57
3.1 引言	34
3.2 添加剂的作用机理	34-39
3.2.1 生成液相的添加剂	35
3.2.2 生成固溶体的添加剂	35-39
3.2.2.1 TiO_2	35-36
3.2.2.2 MgO	36-37
3.2.2.3 MnO_2	37
3.2.2.3 Y_2O_3	37-39
3.3 超细粉体沉淀包覆机理	39
3.4 实验过程	39-42
3.4.1 实验原料	39-40
3.4.2 样品的性能测试与表征	40-42
3.4.2.1 热重—差式扫描量热分析(DSC/TG)	40
3.4.2.2 X射线衍射(XRD)	40
3.4.2.3 陶瓷材料密度的测定	40-41
3.4.2.4 陶瓷材料维氏硬度的测试	41
3.4.2.5 陶瓷材料断裂韧性的测试	41-42
3.5 TiO_2、MnO_2、Y_2O_3粉体性能分析	42-46
3.5.1 MnO_2、Y_2O_3单相粉体的DSC/TG曲线	42-44
3.5.2 TiO_2、MnO_2、Y_2O_3单相粉体煅烧后物相分析	44-46
3.6 Al_2O_3/添加剂陶瓷材料的制备	46-47
3.7 制备工艺对陶瓷烧结性能和微观结构的影响	47-52
3.7.1 添加剂对陶瓷致密性的影响	47-48
3.7.2 添加剂对陶瓷维氏硬度的影响	48-49
3.7.3 添加剂对陶瓷断裂韧性的影响	49-50
3.7.4 添加剂对陶瓷显微结构的影响	50-51
3.7.5 粉体分散性对陶瓷材料性能的影响	51-52
3.8 粉体粒度对陶瓷性能的影响	52-55
3.8.1 粉体粒度对陶瓷致密性的影响	52-53
3.8.2 粉体粒度对陶瓷维氏硬度的影响	53-54
3.8.3 粉体粒度对陶瓷微观结构的影响	54-55
3.9 本章小结	55-57
第四章 Al_2O_3/Fe复合陶瓷的制备及性能研究	57-78
4.1 引言	57-58
4.2 实验过程	58-61
4.2.1 实验原料及制备方法	58-59
4.2.2 热压烧结设备及原理	59-60
4.2.3 样品的性能测试及表征	60-61
4.3 Al_2O_3/Fe纳米复合粉体制备工艺因素研究	61-67
4.3.1 反应体系pH值对粉体制备的影响	61
4.3.2 醇洗对粉体团聚性的影响	61-63
4.3.3 Al_2O_3/Fe纳米复合粉体的热学特性	63-64
4.3.4 煅烧和还原温度对纳米复合粉体成分的影响	64-66
4.3.5 Al_2O_3/Fe纳米复合粉体扫描电镜观察	66-67
4.4 热压烧结制备Al_2O_3/Fe复合陶瓷	67-77
4.4.1 Al_2O_3/Fe复合陶瓷的烧结特性	67-68
4.4.2 Al_2O_3/Fe复合陶瓷的成分分析	68-71
4.4.3 Al_2O_3/Fe复合陶瓷的显微结构分析	71-73
4.4.4 Fe含量对材料维氏硬度的影响	73-74
4.4.5 烧结温度对材料断裂韧性的影响	74-77
4.5 本章小结	77-78
第五章结论与展望	78-80
5.1 全文结论	78-79
5.2 展望	79-80
参考文献	80-89
致谢	89-90
攻读硕士学位期间发表的论文	90

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.74337



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