金属陶瓷纳米复合粉体的烧结和致密化机理

论文摘要

金属陶瓷由于具有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性常被用来制作工具材料和结构材料，同时由于引入的金属相带来了电磁性质，因此可用于电子工业生产电阻以及磁记录材料中。因此以纳米Fe、Co、Ni及其磁性合金作为金属相的金属陶瓷受到关注。本文以Al粉和Fe3O4粉为原料，通过机械力化学方法原位生成以Al2O3为壳层，包裹纳米Fe粒子芯核的复合粒子即核壳结构纳米Fe／Al2O3复合粉体，这种复合粉体中，由于Fe粒子嵌入到氧化铝基体中，因此可以避免纳米Fe粒子的团聚和氧化。本文采用的是热压烧结法制备烧结块体。经过对不同球磨时间复合粉体的XRD分析，选取了球磨时间为6小时的复合粉体作为烧结粉料。结合对粉体的DSC测试制定了初步的烧结工艺，研究了热压烧结致密化过程以及烧结工艺参数如烧结温度、升温速率、保温时间等对其致密度的影响。烧结过程中致密化问题是整个烧结过程中的重点，不过由于纳米颗粒易氧化易团聚的特性，复合粉末的致密化烧结显得比较困难。同时，考虑到尖晶石的形成对于材料的磁性能的影响，本文采用氩气气氛保护下的热压烧结法制得烧结块体。运用金相显微镜、SEM、TEM等手段从微观形貌方面对烧结体进行表征，进一步借助XRD来分析烧结体的物相成分，最终得到了优化的烧结工艺。本文还利用振动样品磁强计（VSM）测量了不同烧结工艺的烧结块体其矫顽磁力Hc、饱和磁化强度Ms等磁性能参数，探索了烧结工艺参数与磁性能参数之间的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属陶瓷
• 1.1.1 金属陶瓷的种类
• 1.1.2 金属陶瓷的用途
• 1.1.3 金属陶瓷的电磁特性
• 1.2 金属陶瓷的粉末制备
• 1.3 纳米复合粉体的烧结
• 1.3.1 纳米粉末烧结的特点
• 1.3.2 纳米粉末烧结的研究现状
• 1.3.3 热压烧结的研究现状
• 1.4 氧化铝基金属陶瓷的磁性能研究
• 第二章 研究内容和研究方案
• 2.1 研究内容
• 2.2 研究方案
• 2.3 工艺路线
• 2.4 实验原料
• 2.5 实验仪器
• 2.6 实验设备
• 2O₃纳米复合粉体的机械力化学合成'>第三章 Fe/Al₂O₃纳米复合粉体的机械力化学合成
• 3.1 机械力化学合成工艺
• 3.2 球磨时间的选定
• 3.3 纳米复合粉体的DSC测试
• 2O₃的热压烧结和微观组织'>第四章 Fe/Al₂O₃的热压烧结和微观组织
• 4.1 热压烧结工艺
• 4.2 烧结体的致密度测定
• 4.3 烧结工艺的优化
• 4.4 烧结体物相分析
• 4.5 微观组织
• 4.5.1 金相显微组织
• 4.5.2 扫描电镜形貌
• 4.5.3 透射电镜形貌
• 第五章 烧结体的磁性能
• 5.1 磁滞回线的测试
• 5.2 烧结工艺对磁性能的影响
• 5.3 实验结果和讨论
• 第六章 致密化机理分析
• 6.1 固相烧结理论
• 6.2 致密化与晶粒生长的关系
• 6.3 晶粒的异常长大
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 参加的科研项目
• 学位论文评阅及答辩情况表