SHS-QP法制備MgO納米晶陶瓷及燒結(jié)致密化機(jī)理研究.pdf

1、自蔓延高溫合成快速加壓(SHS/QP)法是一種在傳統(tǒng)自蔓延高溫合成反應(yīng)過(guò)程中附加外加機(jī)械應(yīng)力的新型合成方法。SHS/QP法具有以下主要特點(diǎn)：1.高升溫速率(約1600K/min)；2.高外加應(yīng)力(120MPa)。因此SHS/QP法不僅因本身自蔓延高溫合成反應(yīng)(SHS)的高升溫速率特點(diǎn)從而適宜制備納米材料，而且由于外加高機(jī)械應(yīng)力的輔助而易于制備高致密度塊體材料，有效地克服了傳統(tǒng)SHS反應(yīng)產(chǎn)物致密度較低的缺點(diǎn)。
　　 實(shí)驗(yàn)采用合適的

2、自蔓延反應(yīng)體系物料作為“化學(xué)爐”作為燃燒合成所需熱源，輔助以高外加機(jī)械應(yīng)力，成功制備出致密的MgO納米晶陶瓷。此方法可以有效抑制傳統(tǒng)陶瓷合成過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)，被證明為制備致密的納米陶瓷的一條有效途徑。由于此方法制備過(guò)程時(shí)間短，合成條件特殊，且晶粒生長(zhǎng)被明顯抑制，故難以用傳統(tǒng)的擴(kuò)散理論解釋，預(yù)示著獨(dú)特的材料致密化機(jī)理的存在。
　　 本論文內(nèi)容可分為三部分：一是緒論和實(shí)驗(yàn)部分，論述SHS/QP實(shí)驗(yàn)過(guò)程和測(cè)試方法；二是研究溫度和壓力因

3、素對(duì)合成納米陶瓷的晶粒尺寸和致密度的作用；三是對(duì)SHS/oP燒結(jié)致密化過(guò)程的機(jī)理研究。
　　 根據(jù)傳統(tǒng)燒結(jié)理論，高溫制備高致密度的納米陶瓷需要滿足以下一般性條件：1.高升溫速率；2.短保溫時(shí)間；3.高外加壓力?，F(xiàn)有的高溫合成方法雖各有特點(diǎn)，但與SHS/QP法對(duì)比都存在明顯的缺點(diǎn)。這預(yù)示著SHS/QP在制備納米陶瓷方面擁有良好的理論前景；選擇不同的自蔓延物料體系和調(diào)節(jié)各體系物料配比以獲得適宜納米陶瓷制備的外加溫度場(chǎng)，繼而通過(guò)分析溫

4、度對(duì)微觀晶粒生長(zhǎng)現(xiàn)象的影響，探索溫度對(duì)陶瓷宏觀致密度的影響；采用經(jīng)典燒結(jié)理論模型，模擬壓力作用下材料致密化過(guò)程，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典燒結(jié)理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而驗(yàn)證理論假設(shè)。
　　 SHS/QP在最高反應(yīng)溫度1350℃、外加應(yīng)力120MPa條件下可制備出致密度達(dá)95％以上的納米MgO陶瓷，合成過(guò)程未發(fā)生明顯的晶粒生長(zhǎng)現(xiàn)象。模型模擬的結(jié)果顯示：擴(kuò)散機(jī)制不是SHS/QP致密化過(guò)程中的主導(dǎo)致密化機(jī)制，晶粒塑性變形為陶瓷致密化作出主要貢