Al2O3ZrO2MgAl2O4三元纳米复相陶瓷的微观组织和(精)

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近几年来，纳米复相陶瓷越来越引起了材料学专家的广泛注意。

纳米复相陶瓷是指第二相纳米颗粒以某种方式弥散于陶瓷主晶相中形成的一种纳米复合材料，分为晶内型、晶界型和纳米一纳米复合型3种，纳米复相陶瓷现已成为提高陶瓷材料性能的一个重要途径。

研究表明，在微米陶瓷基体中引入纳米分散相进行复合，可使陶瓷材料的强度、韧性、硬度、弹性模量、抗蠕变性、抗疲劳性和高温性能等都有不同程度的改善，对材料的电、磁等性能也产生较大影响。

纳米复相陶瓷是当今高温结构陶瓷研究的热点之一。

一.纳米复相陶瓷的制备方法制备纳米复相陶瓷的目标是使陶瓷基体结构中均匀分散纳米级颗粒，并使这些颗粒进入基体内部形成“内晶”结构。

常见制备纳米复相陶瓷的方法有：1．1 机械混合分散一成形一烧结法将纳米粉末掺入到基体粉末中进行混合、球磨、成形、烧结得到纳米复相陶瓷。

该方法的优点是制备工艺简单，不足之处是球磨本身不能完全破坏纳米颗粒间的团聚，不能做到2相组成的均匀分散。

若在机械混合的基础上使用大功率超声波以破坏团聚，并调整体系的pH值或使用适量分散剂，可使最终的分散性有一定的改善。

另外，由于球磨介质的磨损，会带入一些杂质给纳米复相陶瓷的性能带来不利影响，如将A1O、TiC、Cr2O 按一定比例在酒精介质中球磨72 h，在真空中干燥，采用石墨模具在 1 750℃、25 MPa压力下N 气氛热压烧结20 min，得到A1O 一TiC复相陶瓷；由氩气保护，利用该方法可制得AIO 与合金的复相陶瓷。

1．2 复合粉末一成形一烧结法复合粉末的制备是利用化学、物理过程直接制取基质与弥散相在一起完成的。

该复合粉末均匀分布，对其进行成形后采取不同的方法进行烧结，可获得纳米复相陶瓷。

制备纳米复合粉末的方法有：化学气相沉积法、碳热还原氧化法以及溶胶一凝胶法等。

......目录一.纳米复相陶瓷的制备方法二．纳米复相陶瓷研究的实例三.纳米复相陶瓷的性能参考资料参考文献1 梁忠友．纳米复相陶瓷研究进展．全国性建材科技期刊——陶瓷，1999(4)：10—112 曾照强，胡晓清．添加Cr2O对TiC陶瓷烧结及纳米结构形成的影响．硅酸盐学报，1998，26(5)：178 1813 Osso D，TiUement 0，Legaer G，et a1．Alumina—alloy llano。

3Y-TZP/Al_2O_3纳米复相陶瓷的成形性能与微观组织许多复相陶瓷均被发现具有不同程度的超塑性,利用纳米复相陶瓷的超塑性进行加工成形是实现复杂形状陶瓷零件近净成形的重要手段。

Al₂O₃-ZrO₂系陶瓷材料是陶瓷复合材料的研究重点之一。

这类材料具有良好的室温和高温力学性能,其在耐磨、耐高温等部件上应用广泛。

本文采用真空热压烧结制备了20mol%ZrO₂（3Y）含量的3Y-TZP/Al₂O₃纳米复相陶瓷,随后进行了复相陶瓷的超塑挤压成形和压缩变形,测量、评价了超塑成形过程中的摩擦和润滑,分析了复相陶瓷的成形性能以及变形前后的力学性能和显微组织,研究了复相陶瓷的超塑变形机理。

采用真空热压烧结法在1400℃、1450℃、1500℃、1550℃四个温度下制备了3Y-TZP/Al₂O₃纳米复相陶瓷。

ZrO₂的添加,显著改善了材料的烧结性能,抑制Al₂O₃的晶粒生长,形成典型的晶界/晶内混合型结构。

在1450℃以上烧结时,复相陶瓷的致密度可达到98%以上,但随着温度的升高,晶粒尺寸显著增加。

复相陶瓷弯曲强度、断裂韧性、维氏硬度和弹性模量的最高值分别达到591MPa、7.9MPa·m1/2、18.1GPa和442.5GPa。

为了评估陶瓷在高温成形过程中的摩擦特性,寻找合适的润滑剂,试验采用圆环压缩法研究了六方BN有机溶液润滑剂在1400～1600℃温度范围内,1.1×10^-4 s^-1、5.4×10^-4 s^-1和2.5×10^-3 s^-1应变速率下的摩擦润滑行为。

科研开发化工科技，（4）：2005，1314~16SCIENCE &TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !（Al 2O 3，掺杂对! （MgO ）CaO ）=8%-zrO2纳米粉相组成和晶粒大小的影响"陈汝芬，宋秀芹""（河北师范大学化学学院，河北石家庄050016）摘要：用尿素水解法制备了x （MgO ）（AI 2O 3，掺杂的x （MgO ）=8%-zrO 2纳米粉。

=8%-zrO 2及CaO ）经XRD 、掺入AI 2O 3有降低（c +t ）TEM 等分析表明：-zrO 2体积分数和细化晶粒的作用；CaO 的掺入可显著提高（c +t ）当掺入x （CaO ）可得到全稳定立方相氧化锆。

-zrO 2含量，=3%时，关键词：氧化镁部分稳定的氧化锆；掺杂；相组成；晶粒尺寸中图分类号：TO 174.4+7文献标识码：A文章编号：（2005）1008-051104-0014-03氧化锆陶瓷熔点高、强度大、耐磨损、耐腐蚀，是用途广泛的结构和功能材料。

在不同的条件下，氧化锆存在3种相结构：立方相、四方相和单［1，2］不同结构对于材料的物理性质有决定斜相。

性的影响。

由晶型转变引起体积效应，造成zrO 2制品在烧结中容易开裂，因此生产上需要采取稳定措施。

常用的稳定剂有CaO 、MgO 、Y 2O 3、CeO 2［3］和其它稀土金属氧化物。

称取zrOCI 2・8H 2O ，（NO 3）并CaO ，Mg AI 2O 3，CaO ，2，将该混合物缓慢加入到按体积比111HNO 3溶解，溶有一定量聚乙二醇（2000）的一定浓度的尿素溶液中，并用NH 3・H 2O 调节溶液的pH 值（试剂均为分析纯），反应液于100C 磁力搅拌31，陈化、抽滤，水洗至沉淀中不含CI -，再用无水乙醇洗涤，经550C 煅烧31制得zrO 2纳米粉。

制备CoAl2O4／ZrO2复相陶瓷及微观结构刘国全;王巍;谢志鹏【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2008(37)A01【摘要】采用化学沉淀的方法,在氧化锆粉体表面包覆了10～20 nm厚的铝和钴的氢氧化物,高温烧结后制备了CoAl_2O_4/ZrO_2复相陶瓷。

由于高温下CoO的挥发,少量过剩的Al_2O_3扩散进入CoAl_2O_4晶格而导致其晶格常数变小。

XRD相分析发现CoO和Al_2O_3的引入对基体氧化锆的四方相含量没有显著影响。

研究结果表明,化学沉淀包覆的方法有利于反应物的均匀混合,缩短传质距离而促进固相反应,并在一定程度上保证复相陶瓷结构的均匀性。

【总页数】4页(P337-340)【关键词】复相陶瓷;CoAl2O4;化学包覆【作者】刘国全;王巍;谢志鹏【作者单位】新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,清华大学材料科学与工程系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ174【相关文献】1.烧结温度对20％ ZrO2（3Y）／Al2O3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响[J], 王丙军;王晓民;喇培清2.热蒸镀-原位反应法制备的Mo-Si-X-C(X=Al,Ti)复相陶瓷涂层的微观结构和力学性能 [J], 徐永龙;郝安林;孙威;熊翔;彭铮;陈耘田;陈招科;王雅雷3.聚合物B位前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷微观结构 [J], 李建华4.辊轧成型工艺制备ZrO2／Al2O3复相陶瓷的性能及结构 [J], 孟宪梅;尚成嘉5.ZrO2含量对Al2O3／ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响 [J], 白周喜;高如琴;周宁生;石凯;全建军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

硅酸盐学报· 228 ·2011年Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y)层状纳米陶瓷复合材料的显微结构及弯曲强度齐亚娥1,2，张永胜1，胡丽天1(1. 中国科学院兰州化学物理研究所，固体润滑国家重点实验室，兰州 730000；2. 中国科学院研究生院，北京 100039)摘要：在Al2O3–ZrO2(3Y，即含3%Y2O3，摩尔分数, 下同)纳米陶瓷的基础上，以原位合成的Al2O3和Al2O3–ZrO2(3Y)纳米粉体为原料，采用干压成型及热压烧结的方法制备了Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y)层状纳米陶瓷复合材料，研究了ZrO2(3Y)含量对材料显微结构及力学性能的影响。

结果表明：复合材料由纳米/微米晶复合结构组成，层状结构明显，层间界面清晰，这种结构使材料具有非常高的弯曲强度。

层状复合材料的弯曲强度均高于单层Al2O3陶瓷，且随ZrO2(3Y)含量的增大而先增大后减小，当ZrO2(3Y)的质量分数为10%时，Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y)层状复合材料的弯曲强度达到最大，可达591MPa，是单层Al2O3陶瓷的1.8倍。

关键词：氧化铝；氧化锆；纳米陶瓷；层状复合材料；弯曲强度中图分类号：TQ174.75 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)02–0228–05Microstructure and Bending Strength of Al2O3/Al2O3–ZrO2 (3Y) Laminated NanocompositesQI Yae1,2，ZHANG Yongsheng1，HU Litian1(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou730000; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)Abstract: Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y) laminated nanocomposites were prepared by dry-pressing and hot-press sintering using nano-sized Al2O3 and Al2O3–ZrO2(3Y) powders. The effects of ZrO2(3Y) content on the microstructure and mechanical property of Al2O3/Al2O3– ZrO2(3Y) laminated nanocomposites were studied. The results show that the Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y) laminated nanocomposites have obvious layered structure with a distinct boundary, which leads to they have very high bending strength. The highest bending strength of 591MPa can be achieved for the Al2O3/Al2O3–ZrO2(3Y) laminated nanocomposites with a ZrO2(3Y) mass fraction of 10%, which is 1.8 times larger than the single-layer Al2O3 ceramics.Key words: alumina; zirconia; nanoceramics; laminated composites; bending strength氧化物结构陶瓷在耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度、抗氧化等方面具有优异的性能，是制造高温润滑耐磨元件的理想材料。

纳米Al_2O_3-ZrO_2(3Y)复相陶瓷的微波烧结
李云凯;纪康俊;钟家湘;葛昌纯
【期刊名称】《硅酸盐学报》
【年(卷),期】1998(26)6
【摘要】采用纳米Ａｌ２Ｏ３粉和纳米ＺｒＯ２（３Ｙ）粉为原料，对不同成分配比的Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２（３Ｙ）复相陶瓷进行了微波烧结的研究．实验结果表明微波烧结可获得很高的致密度，并提高断裂韧性，但晶粒长大倾向大于其它烧结方式；在Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２（３Ｙ）二元系中，随ＺｒＯ２（３Ｙ）含量增加，烧结时的致密化过程加速，且晶粒长大倾向减小．
【总页数】5页(P740-744)
【关键词】微波烧结;断裂;韧性;复合陶瓷;氧化铝;氧化锆
【作者】李云凯;纪康俊;钟家湘;葛昌纯
【作者单位】北京科技大学;齐齐哈尔东亚大学;北京理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758
【相关文献】
1.烧结温度对20％ ZrO2（3Y）／Al2O3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响[J], 王丙军;王晓民;喇培清
2.纳米陶瓷、复相陶瓷及纳米复相陶瓷 [J], 邵刚勤;段兴龙;袁润章
3.SiC-ZrO_2(3Y)-Al_2O_3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构 [J], 高濂;王宏志;
洪金生;宫本大树;DIAZDELATORRESebastian
4.纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成 [J], 赵忠民;王建江;张龙;阎军;杜心康;叶明惠
5.烧结助剂添加量对微波烧结3Y-TZP/Al_2O_3复相陶瓷性能的影响 [J], 杨君刚;杨晓琳;韩茜
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第三章试验结果与讨论3.1ZrO2增强增韧Al2O3陶瓷Al2O3是性能优良的氧化物陶瓷，因其硬度高，介电性能好，耐化学腐蚀、耐高温、价廉而被广泛使用。

但其强度及韧性不高，使其应用受到一定限制。

在Al2O3中引入ZrO2颗粒利用其相变增韧以及对Al2O3晶粒生长的抑制作用，可以改善氧化铝陶瓷的力学性能。

过去的研究通常是在Al2O3基体中引入微米级或亚微米级的ZrO2颗粒，使得Al2O3基复相陶瓷性能有了较大改善。

80年代末，纳米技术的发展给制备陶瓷带来了全新的概念，尤其是纳米复相陶瓷技术有了长足的进步。

但大部分的研究结果表明，纳米复相陶瓷大幅度提高了陶瓷的强度，而韧性未有较大改善。

分析微米级陶瓷材料制成的复相陶瓷中主要存在的问题是ZrO2晶粒尺寸易于超过临界尺寸，大大降低增强增韧的效果。

而纳米复相陶瓷主要是利用微裂纹、裂纹偏转、裂纹弯曲等增韧机理，制备高温下具有良好的力学性能的材料。

利用传统ZrO2增强增韧原理，结合纳米复相陶瓷技术为进一步提高Al2O3基复相陶瓷的性能提供了新的技术支撑。

因此以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料制备ZTA复相陶瓷是值得重视的研究方向。

要获得性能优良的ZTA复相陶瓷的关键是一方面得到致密化程度高的细晶结构，另一方面在室温下烧结体内能存在尽可能多的亚稳态四方氧化锆，这样才有可能大幅度地提高材料的力学性能。

为了获得满足以上条件的ZTA复相陶瓷材料，在组成、显微结构和工艺措施上从以下几个方面对材料进行了研究：原料的选择、原料的超细化处理、烧成制度以及nano－ZrO2颗粒的添加量。

3.1.1原料的选取及处理（a）ZrO2原料的选取在本论文的研究过程中，先对三种不同的氧化锆原料就其烧结性能和力学性能进行了对比，其中南玻氧化锆一次粒径为30～50nm，九江氧化锆一次粒径为60～100nm。

试验中采用尼龙罐以及玛瑙球介质在行星球磨机上对原料进行了超细化处理，料球比为1：3：0.7，球磨4h后烘干并干压成型，在1600℃，保温2个小时的条件下得到烧结体。

ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷的研究
王玉春;丘泰;沈春英
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2004(23)1
【摘要】采用工业ZrO2 ,Al2 O3 为原料 ,通过适当的工艺制备出ZrO2 -Al2 O3
复相陶瓷。

研究结果表明 :添加Al2 O3 可有效地抑制ZrO2 晶粒的生长 ,有利于使ZrO2 晶粒以亚稳四方相存在 ,从而提高材料的强度与断裂韧性。

Al2 O3 质量分数为 2 0 %时 ,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为6 76 .7MPa ,10MPa·m1/ 2 。

【总页数】5页(P35-39)
【关键词】ZrO2-Al2O3复相陶瓷;制备工艺;颗粒弥散增韧;相变增韧;力学性能
【作者】王玉春;丘泰;沈春英
【作者单位】南京工业大学材料学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758.11
【相关文献】
1.ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷材料的制备研究 [J], 文瑞龙;唐浩;刘书跃;魏耀祖;唐潮;闵鑫
2.ZrO_2-Al_2O_3两相陶瓷复合材料力学性能与增韧机制的研究 [J], 陈德勇;黎俊初;闵嗣林;杨刚
3.添加Y_2O_3的ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷力学性能的研究 [J], 王玉春;丘泰;沈
春英
4.先进复相陶瓷的研究现状和展望(Ⅲ)——纳米陶瓷复合材料的研究发展 [J], 徐利华;丁子上;黄勇
5.先进复相陶瓷的研究现状和展望（Ⅱ）———高组元陶瓷复合材料的研究进展[J], 徐利华;丁子上;黄勇
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