氧化铝和氧化锆坯体梯度连接的研究

论文题目: 氧化铝和氧化锆坯体梯度连接的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 田勃然

导师: 刘家臣

关键词: 氧化铝,氧化锆,坯体,梯度连接,强度,界面

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 异种陶瓷连接为不同的陶瓷材料在特种条件下共同发挥其特性提供了技术上的可能性,其意义可与焊接在金属间的连接相比拟,为多功能陶瓷制品的开发提供了广阔的前景。然而以往的陶瓷连接多集中在烧结体的连接。坯体连接是最近发展起来的,但是目前连接成功的例子多局限于单组分或属性相似组分的陶瓷坯体连接,而对于基体的物理性能如热膨胀系数差异较大的体系的陶瓷连接的研究很少。本论文研究了两种最常用的氧化物陶瓷—氧化铝和氧化锆之间的连接性能。连接采用工艺上最简单的注浆成形和坯体状态下直接连接的技术。实验表明由于氧化铝和氧化锆热膨胀系数的差别,两种坯体在烧结过程中,在界面附近产生了很大的残余应力,导致直接连接的失败。为了降低两侧的热膨胀系数差异导致的残余应力,连接中采用了梯度的概念,设计了三种由不同含量的氧化铝和氧化锆复合的中间层——75Al2O3/25ZrO2,50Al2O3/50ZrO2和25Al2O3/75ZrO2,研究了各层之间的连接效果。实验中用三点弯曲法测得了连接体的弯曲强度,并用扫描电镜观测了连接界面的形貌。通过研究三种中间层以及氧化铝和氧化锆它们之间的连接情况,我们发现组分相近的基体,烧结后的坯体的连接成功率最大。而且通过梯度层的设计,大大提高了连接的强度,界面处不但没有明显裂纹和气孔缺陷,而且不同属性和大小的颗粒在界面处相互镶嵌,实现了界面上不同组分的逐渐过渡。本文分析了坯体梯度连接的异种氧化物陶瓷连接成功的原因。并分析了影响连接成功的关键因素,通过对比试验,找到了最佳的工艺条件。实验中还结合残余应力的分析和计算,对连接中产生的裂纹进行了探讨。因为不同梯度层的连接具有很高的连接强度和界面结构,这样就能通过若干梯度层把氧化铝和氧化锆连接起来。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章文献综述

1.1 陶瓷连接的意义

1.2 陶瓷连接技术述评

1.2.1 扩散连接

1.2.2 陶瓷的钎焊连接法

1.2.3 陶瓷部分瞬间液相连接

1.2.4 反应成形连接法

1.2.5 自蔓延高温合成焊接

1.2.6 陶瓷材料烧结体连接的缺点

1.3 先进陶瓷的坯体连接

1.3.1 同种陶瓷的坯体连接技术的研究

1.3.2 异种陶瓷的坯体无压连接技术的研究

第二章实验方案设计与研究方法

2.1 研究目的

2.2 研究体系

2.3 实验设计

2.3.1 原料选择

2.3.2 实验过程

2.3.3 研究方法及分析手段

2.4 探索实验和实验方案

第三章实验结果与讨论

3.1 料浆的性能对连接的影响

3.2 氧化铝和氧化锆的梯度连接

3.2.1 Al_2O_3、ZrO_2以及三个梯度层的单组分烧结

3.2.2 应力分析

3.2.3 氧化铝和不同的梯度层连接的情况

3.2.4 不同梯度层连接的情况

3.3 连接成功的机理分析

3.3.1 氧化铝和氧化锆直接连接与有中间层的陶瓷坯体连接的比较..

3.3.2 透射电镜分析

3.4 坯体的烧成收缩率对连接的影响

第四章结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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氧化铝和氧化锆坯体梯度连接的研究

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