氧化鋁陶瓷配件制作及其性能分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)材料的高溫力學(xué)性能測(cè)試是無機(jī)非金屬材料研究的難題之一?？萍疾坑?011年批準(zhǔn)設(shè)立重大科研儀器設(shè)備專項(xiàng)，旨在研制測(cè)試材料高溫力學(xué)性能的專用儀器。本課題的任務(wù)是為此專項(xiàng)擬研制的超高溫氧化試驗(yàn)系統(tǒng)提供部分耐高溫陶瓷配件。為此，需要設(shè)計(jì)出耐高溫陶瓷配件的圖紙，并依照?qǐng)D紙制作高溫陶瓷配件，且對(duì)其高低溫循環(huán)使用及長時(shí)間高溫下使用時(shí)的熱疲勞進(jìn)行分析。項(xiàng)目的研究結(jié)果將為超高溫氧化測(cè)試系統(tǒng)配件的選用、使用條件的確定、循環(huán)使用次數(shù)的限制等提供依據(jù)，以促

2、進(jìn)儀器的正常穩(wěn)定運(yùn)行、提高儀器的效能、延長儀器的壽命。
　　 本實(shí)驗(yàn)制作了氧化鋁陶瓷配件和試件并對(duì)其性能進(jìn)行分析。氧化鋁陶瓷配件的制作過程分為:配件與測(cè)試件的設(shè)計(jì)、模具的設(shè)計(jì)與制作、Al2O3陶瓷原料的加工、坯體成型、燒結(jié)成瓷等過程。氧化鋁陶瓷配件的性能分析主要有:Al2O3陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)分析、掃描電鏡分析、力學(xué)性能分析和抗熱震性分析等。實(shí)驗(yàn)分別采用干壓成型和等靜壓成型兩種成型方法壓制Al2O3陶瓷坯體，分別在1650℃和163

3、0℃下燒結(jié)，制成含98％Al2O3陶瓷、摻納米粉Al2O3陶瓷及95瓷配件;并在完全相同條件下同時(shí)制作符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求的試件，對(duì)它們的性能進(jìn)行表征。
　　 采用干壓成型制作的含98％Al2O3陶瓷試件及摻納米粉試件的常溫彎曲強(qiáng)度可達(dá)310MPa以上。含98％Al2O3陶瓷在1000℃和1350℃的高溫彎曲強(qiáng)度分別為157 MPa和117 MPa。95瓷試件的常溫彎曲強(qiáng)度較低，為239MPa。采用等靜壓成型制作的Al2O3陶瓷試件

4、的常溫彎曲強(qiáng)度為232 MPa，1550℃高溫蠕變率僅為萬分之一，在0.2 MPa荷重下的軟化溫度高于1700℃。
　　 在一定溫度范圍內(nèi)，對(duì)Al2O3陶瓷試樣進(jìn)行高溫實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試其實(shí)驗(yàn)后的彎曲強(qiáng)度。隨著溫度升高或保溫時(shí)間延長，彎曲強(qiáng)度有增大的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)制作的氧化鋁陶瓷配件可經(jīng)歷一次或多次200℃熱震，強(qiáng)度衰減不明顯。但經(jīng)歷溫度高于250℃熱震試驗(yàn)后，試件的彎曲強(qiáng)度會(huì)大幅降低。熱震次數(shù)增加時(shí)，強(qiáng)度衰減不明顯。因此Al2O3陶瓷配