ZrO2增韧Cr2O3-Al2O3陶瓷的研究

论文摘要

本论文研究了ZrO2增韧的Cr2O3-Al2O3陶瓷，通过全自动高温热膨胀仪、万能试验拉伸机、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等现代测试手段研究了氧化锆对陶瓷烧结性能和力学性能的影响以及不同的热处理制度对材料力学性能的影响。研究了陶瓷力学性能与晶体结构及显微组织之间的关系。实验结果表明，随着氧化锆含量的增加，Cr2O3-Al2O3陶瓷的烧结温度降低，烧成的陶瓷的致密度提高。这是由于氧化锆固溶进了Cr2O3-Al2O3固溶体中，增加了空位数，提高了固相反应的扩散速度，从而促进了烧结。实验发现，ZrO2晶内的(Cr0.6Al0.4)2O3晶粒能产生巨大的热压应力，阻止裂纹扩散，产生明显的增韧效果。热处理可以改变陶瓷的力学性能：600℃保温12小时的样品的断裂韧性提高，但强度降低；600℃保温12小时又在1100℃保温12小时的样品的断裂韧性会降低，但强度提高。这是由于热处理改变了ZrO2晶内的(Cr0.6Al0.4)2O3晶粒在陶瓷中的含量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 复合材料概述
• 1.1.1 陶瓷基复合材料的分类
• 1.1.2 陶瓷基复合材料的研究进展
• 1.2 陶瓷材料的力学性能表征
• 1.2.1 弹性模量
• 1.2.2 硬度
• 1.2.3 强度
• 1.2.4 断裂韧性
• 1.3 氧化铬概述
• 1.3.1 氧化铬的晶体结构及性质
• 1.3.2 氧化铬的应用
• 1.4 氧化铝概述
• 1.4.1 氧化铝晶体结构与性质
• 1.4.2 氧化铝陶瓷的应用
• 1.5 氧化锆概述
• 1.5.1 氧化锆的晶体结构及性质
• 1.5.2 氧化锆相变及增韧机理
• 1.5.3 氧化锆陶瓷的研究和应用
• 1.6 本课题的设想和主要实验内容
• 第二章 材料的制备与实验方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 基础陶瓷组分的选择
• 2.3.1 实验
• 2.3.2 实验结果与分析
• 2.3.3 小结
• 2.4 试样的成型制备
• 2.5 试样的热处理
• 2.6 样品的性能测试和物相组成以及显微结构分析
• 2.6.1 烧结性能测量
• 2.6.2 抗弯强度测量
• 2.6.3 显微硬度测量
• 2.6.4 断裂韧性测量
• 2.6.5 物相组成分析（XRD）
• 2.6.6 显微结构分析（SEM）
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 材料的烧结性能分析
• 3.2 力学性能分析
• 3.2.1 抗弯强度
• 3.2.2 断裂韧性
• 3.2.3 显微硬度
• 3.3 材料物相和显微结构分析
• 3.4 小结:
• 第四章 热处理对材料力学性能的影响
• 4.1 热处理后材料的力学性能分析
• 4.2 材料的物相和显微结构分析
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间研究成果
• 致谢