可加工CePO-,4--ZrO-,2-陶瓷復(fù)合材料的研究.pdf

1、CePO<,4>/ZrO<,2>復(fù)合材料是一種新型的可加工陶瓷，具有良好的化學(xué)相容性，其熔點高，在氧化氣氛下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。這種復(fù)合材料界面結(jié)合較弱，便于加工時裂紋沿弱界面的形成和連接。因而，可以用傳統(tǒng)的金屬加工方法對其進行加工，突破了陶瓷在加工性能上的限制，使陶瓷材料具有更加廣闊的應(yīng)用前景。但是目前對該體系的研究還比較少，有待進一步完善。 本文利用機械方法將Ce-ZrO<,2>和(Ce，Y)-ZrO<,2>分別與不同含量的C

2、ePO<,4>混合，采用干壓成型和等靜壓成型，然后在不同溫度下無壓燒結(jié)。主要研究內(nèi)容如下：不同磷酸鈰含量(15％-35％)的材料，在不同溫度下(1400℃-1600℃)燒結(jié)后，對其硬度、抗彎強度、斷裂韌性進行了分析對比。與CeOP<,4>/(Ce，Y)-ZrO<,2>材料相比，CePO<,4>/Ce-ZrO<,2>材料的力學(xué)性能有較大幅度的提高。對于CePO<,4>/Ce-ZrO<,2>，在實驗范圍內(nèi)可以認(rèn)為：1550℃燒結(jié)后，25％磷

3、酸鈰含量為最佳含量，最佳綜合力學(xué)性能為：硬度7.06GPa、抗彎強度457.05MPa、斷裂韌性9.47 MPa·m<'1/2>。對于CePO<,4>/(Ce，Y)一ZrO<,2>，成型壓力為100 MPa時的力學(xué)性能好于11.3 MPa。 利用XRD、SEM和探針表征了材料的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，復(fù)合材料在燒結(jié)過程中出現(xiàn)了新相，這是由于在高溫?zé)Y(jié)過程中發(fā)生了固相化學(xué)反應(yīng)。磷酸鈰在氧化鋯基體中分布比較均勻。材料的斷裂方式為沿晶和穿

4、晶的混合斷裂，并且有晶粒拔出。由于磷酸鈰和氧化鋯兩相間形成了弱結(jié)合，使連續(xù)的長且直的裂紋轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)擴展的裂紋，受到外力作用后首先在弱結(jié)合處產(chǎn)生微裂紋。 應(yīng)用可加工指數(shù)來表征陶瓷材料的可加工性能?？杉庸ぶ笖?shù)不僅反映了材料的可加工性，還反映了材料的力學(xué)性能。當(dāng)磷酸鈰含量為25％，燒結(jié)溫度為1550℃，材料的可加工指數(shù)達到最好，并且材料CePO<,4>/Ce-ZrO<,2>比CePO<,4>/(Ce，Y)-ZrO<,2>的可加工指數(shù)