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CeO2,Y2O3 和ZrO2 掺杂Ti/Al2O3 复合材料的制备与力学性能

2021-09-09史国普

中国陶瓷工业 2021年4期
关键词:力学性能复合材料

张 柳,史国普,王 志

(1.盐城工学院,江苏 盐城 224051;2.济南大学,山东 济南 250022)

0 引言

近几十年来,由于科学技术快速发展,对材料要求也随之提高,单一的材料已难以满足特殊条件的需求。复合材料在这种环境下应运而生,其有望克服这一问题的不足。因此,得到了广泛的研究并迅速成为热点[1-3]。Al2O3陶瓷是一种用途最为广泛的陶瓷材料之一。然而,与其他传统陶瓷一样,Al2O3断裂韧性较差,抗热震能力较弱[4,5]。因此,各种增强相被应用于脆性陶瓷的增韧。Xu[6]报道了Al2O3/ZrO2复合材料由于ZrO2在应力诱导的正方向单斜相变中产生裂纹变形,从而使Al2O3/ZrO2复合材料具有高韧性、高强度和良好的耐磨性等优异的力学性能。

Ti 及其合金以其优异的延展性和良好的断裂韧性引起了人们广泛关注[7]。Ti 与Al2O3具有良好的物理化学相容性,被认为是增强Al2O3陶瓷力学性能的理想材料[8]。Ti/Al2O3复合材料是一种典型的金属陶瓷复合材料,其结合了金属Ti 韧性好、可加工性强和Al2O3陶瓷高硬度、高弹性模量、优异的抗压强度和较强的耐磨性优点[9-11]。因此,Ti/Al2O3复合材料已成为一种热门的复合材料,许多研究人员对其进行了研究探讨。众所周知,界面结合的情况,是决定复合材料性能的关键。第三相材料常用来改善金属和陶瓷的界面。Xu[12]在Ti/Al2O3复合材料中添加了不同体积比的Pr6O11,通过真空热压烧结,得到了复合材料最佳力学性能。2 vol.% Pr6O11添加剂的相对密度为99.2%,维氏硬度为15.39 GPa,抗弯强度为456.87 MPa,断裂韧性为7.86 MPa∙m1/2。在Yin[13]的研究中,采用微波烧结法制备Al2O3/Ti(C,N)复合材料,其最佳力学性能为相对密度98.4 %±0.30 %,断裂韧性6.72 MPa∙m1/2±0.28 MPa∙m1/2,维氏硬度为18.42 GPa±0.59 GPa。……

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