NiTi形狀記憶合金增韌Al2O3陶瓷的研究.pdf

1、陶瓷因具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等特性，被廣泛地應(yīng)用在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)以及高科技領(lǐng)域，但韌性低一直是阻礙其進(jìn)一步應(yīng)用的重要原因。因此，對于如何改善陶瓷的韌性和制備具有非常重要的意稱。多年來，人們通過各種增韌手段來改善陶瓷的韌性，常用的增韌方式有顆粒彌散增韌、纖維和晶須增韌、氧化鋯相變增韌、復(fù)合增韌與自增韌等。
　　 目前，NiTi形狀記憶合金因具有豐富的相變現(xiàn)象，已廣泛應(yīng)用在航天航空、建筑、生物醫(yī)學(xué)及日常生

2、活等領(lǐng)域。本文選用氧化鋁陶瓷為基體，NiTi合金顆粒為第二相，將其復(fù)合到氧化鋁陶瓷基體中，利用NiTi合金的馬氏體相變（形狀記憶效應(yīng)和超彈性均是由其來體現(xiàn)）改善氧化鋁陶瓷的韌性。
　　 本文采用CMT5105型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)研究了NiTi合金對氧化鋁陶瓷抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性的影響；采用HD-1875型布洛維硬度計(jì)研究了復(fù)合陶瓷硬度；采用X射線衍射儀研究了復(fù)合陶瓷的物相組成;采用掃描電子顯微鏡對復(fù)合陶瓷材料的斷口形貌進(jìn)行觀察

3、分析，并對增韌機(jī)理進(jìn)行探討。
　　 本文利用機(jī)械合金化法制備非晶NiTi合金粉末，經(jīng)晶化處理后，使其均勻分散到氧化鋁陶瓷基體中，采用熱壓燒結(jié)工藝，在1300℃和1400℃的燒結(jié)溫度下制備復(fù)合陶瓷。同時(shí)選用等原子比的NiTi合金加入到氧化鋁陶瓷基體中，在1300℃的燒結(jié)溫度下制備復(fù)合陶瓷;與相同溫度下加入機(jī)械合金化制備NiTi合金的復(fù)合陶瓷的性能作對比。
　　 研究表明：利用機(jī)械合金化法可制得非晶NiTi合金粉末，晶化處理

4、后可得到晶體結(jié)構(gòu)為體心立方的NiTi合金；將晶化處理后得到的合金粉末加入到氧化鋁陶瓷基體中，在1300℃和1400℃燒結(jié)溫度下制備復(fù)合陶瓷，隨著加入合金含量的增加，復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均有明顯的提高。將等原子比的NiTi合金加入到氧化鋁陶瓷基體中，在1300℃的燒結(jié)溫度下制備復(fù)合陶瓷，隨著NiTi合金含量的不斷增加，復(fù)合陶瓷的力學(xué)性能也不斷地提高，但硬度變化不大；與1300℃的燒結(jié)溫度下加入機(jī)械合金化制備NiTi合金的復(fù)合陶瓷的

5、性能相比，加入等原子比的NiTi合金的復(fù)合陶瓷的性能較好，這主要是因?yàn)樵诨炝线^程中，延長了混料時(shí)間，使合金在試樣中的分散性得到改善，提高燒結(jié)試樣的致密度，從而提高復(fù)合陶瓷的強(qiáng)度和韌性。
　　 研究結(jié)果表明：受到外力的作用時(shí)，復(fù)合陶瓷中的NiTi合金發(fā)生應(yīng)力誘導(dǎo)相變，相變過程中產(chǎn)生的體積膨脹會(huì)消耗裂紋擴(kuò)展的能量，抑制裂紋擴(kuò)展并使裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)，提高復(fù)合陶瓷斷裂韌性；同時(shí)NiTi合金顆粒的橋聯(lián)作用可抑制裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展，改善陶瓷韌性。<