氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)與裂紋自愈合研究.pdf

1、氧化鋁陶瓷的低溫?zé)Y(jié)一直是人們研究的熱點之一，通過添加劑來降低燒結(jié)溫度是較為有效的方法。而在結(jié)構(gòu)陶瓷的制備、加工與使用過程中，裂紋的出現(xiàn)十分常見，裂紋引起的強度的衰減及可靠性降低等問題極大地限制了材料的實際應(yīng)用。本文以MgO-MnO2-TiO2-SiO2復(fù)相添加劑作為氧化鋁陶瓷的燒結(jié)助劑，采用注漿成型工藝，在1400℃、1450℃下空氣中燒結(jié)，保溫1h制備低溫?zé)Y(jié)氧化鋁陶瓷；研究了添加劑SiO2的含量與粒度，燒結(jié)溫度對低溫?zé)Y(jié)Al2O3

2、陶瓷材料性能的影響。對于添加納米SiO2燒結(jié)添加劑的氧化鋁陶瓷材料試樣，通過Vickers壓痕在材料表面引入裂紋，經(jīng)1000℃、1100℃、1200℃高溫處理，研究裂紋愈合效果。測定了燒結(jié)試樣的密度，收縮率，硬度。對燒結(jié)與裂紋愈合前后試樣的三點彎曲強度進(jìn)行了檢測；利用XRD分析了燒結(jié)及愈合處理試樣的相組成；通過SEM掃描電子顯微鏡觀察燒結(jié)試樣的斷口及表面形貌；并討論了低溫?zé)Y(jié)Al2O3基陶瓷的燒結(jié)和裂紋愈合機理。 結(jié)果表明：加入

3、SiO2對氧化鋁陶瓷的低溫?zé)Y(jié)是非常有利的。當(dāng)加入0.5wt％SiO2時，制備的Al2O3基陶瓷材料的三點彎曲強度達(dá)到299MPa。但隨著SiO2加入量的不斷增大氧化鋁陶瓷三點彎曲強度有下降的趨勢。添加劑的粒度對制備的材料性能影響明顯。當(dāng)采用納米級取代微米級SiO2時，1450℃試樣燒結(jié)后，0.5wt％ SiO2試樣三點彎曲強度高達(dá)306.21MPa，相對密度達(dá)到98.12％。 添加納米SiO2的帶壓痕試樣經(jīng)1000℃、1100

4、℃、1200℃熱處理1小時后，表面壓痕裂紋均出現(xiàn)一定程度自愈合現(xiàn)象，材料的壓痕強度經(jīng)愈合處理后均有提高，但提高幅度差別較大。其中1200℃時，添加納米1％wtSiO2試樣處理后三點彎曲強度最高，達(dá)到300.27MPa(恢復(fù)率：61.84％)，已經(jīng)達(dá)到了材料原始強度的水平；而添加納米3％wtSiO2試樣愈合效果最高佳(恢復(fù)率：112.2％)，彎曲強度達(dá)到296.7MPa，達(dá)到并超過了材料的原始燒結(jié)強度。 綜上所述，SiO2添加劑對