Al-,2-O-,3-摻雜3Y-TZP納米粉體的制備及其材料強韌化機理的研究.pdf

1、本文主要討論了兩方面的內(nèi)容：1，絡(luò)合共沉淀反應(yīng)機理的分析和絡(luò)合共沉淀法制備微量Al2O3摻雜3Y-TZP納米粉體工藝參數(shù)的控制；2，組成、燒結(jié)溫度及粉體制備工藝對復(fù)合材料燒結(jié)性和力學性能的影響，并探討了摻雜微量Al2O3強韌化3Y-TZP材料的機理。研究中通過FT-IR、TG-DSC、TEM、BET、XRD、SEM等現(xiàn)代測試方法對粉體及燒結(jié)試樣進行了分析。 研究結(jié)果表明：絡(luò)合共沉淀工藝改善粉體性能是建立在前驅(qū)體沉淀結(jié)構(gòu)中基團構(gòu)成

2、改變的基礎(chǔ)上，通過向前軀體溶液中引入絡(luò)合劑H2O2絡(luò)合共沉淀產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了-OOH基團；過高的微波干燥功率容易導(dǎo)致前軀體沉淀物的團聚，還會導(dǎo)致部分前軀體沉淀物在干燥過程中晶化，較低的微波功率600 W下干燥有較好的干燥效果，得到的前軀體試樣團聚強度低由不定形沉淀物組成；煅燒前對前驅(qū)體沉淀物進行球磨有利于獲得分散性好的粉體，通過非線性升溫制度煅燒得到的粉體其粒徑較小、團聚較輕；Al2O3摻雜量的不同對復(fù)合材料燒結(jié)致密化程度的影響很大，燒

3、結(jié)溫度為1450℃時隨著Al2O3摻雜量的逐漸增多材料的體積密度呈非線性變化，在實驗考察的范圍內(nèi)，Al2O3摻雜量為0.5wt％時材料的燒結(jié)致密化程度最高，此時體積密度達到了5.98 g·cm-3，相對密度達到了98％以上；Al2O3摻雜量和燒結(jié)溫度對材料的力學性能有著顯著的影響，未摻雜試樣在1400～1550℃燒結(jié)溫度區(qū)間內(nèi)強度值變化較為平緩，而摻雜試樣的強度隨燒結(jié)溫度的升高呈顯著的非線性變化趨勢，Al2O3摻雜量為0.5 wt％和燒

4、結(jié)溫度為1450℃是本實驗考察條件下的最優(yōu)值，在此條件下材料的峰值抗彎強度達到778MPa；絡(luò)合共沉淀法制備的粉體試樣其燒結(jié)性和抗彎強度均高于球磨混合法和包裹共沉淀法兩種工藝制備的粉體；通過對1450℃燒結(jié)Al2O3摻雜量為0.5 wt％復(fù)合材料的XRD和SEM分析發(fā)現(xiàn)，室溫下材料結(jié)構(gòu)中介穩(wěn)四方相的比例較未摻雜試樣有所提高，同時斷面顯微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了穿晶斷裂行為，由此可以判斷是顯微結(jié)構(gòu)中更高的介穩(wěn)四方相比例所產(chǎn)生的更強的應(yīng)力誘導(dǎo)相變效果與