学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷制备及性能研究
作 者: 彭振文
导 师: 李荐
学 校: 中南大学
专 业: 材料学
关键词: Al2O3·ZrO2复合粉末 金属陶瓷 增韧机理 抗热震性 热模拟
分类号: TG148
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 276次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
氧化铝金属陶瓷具有良好的高温强度,是一种新型高温模具材料。由于氧化铝金属陶瓷断裂韧性低,限制了其在某些领域的应用,因此改善氧化铝金属陶瓷的断裂韧性是当前研究的重点。氧化锆增韧氧化铝金属陶瓷是一条重要途径,本研究提出以Al2O3·ZrO2复合粉末为原料,采用真空烧结和热压烧结工艺制备Al2O3·ZrO2(15wt.%)/W(40 wt.%)/Cr(25wt.%)/Ni(15wt.%)/Co(5wt.%)金属陶瓷,并与不加ZrO2的Al2O3/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷及加ZrO2的Al2O3/ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷进行了性能的对比研究,采用金相分析、XRD、SEM/EDS、TEM、SENB等分析手段,对上述3种金属陶瓷材料微观组织和力学性能进行了详细研究;并对材料的断裂机理进行分析和探讨,还通过高温抗热震实验考察了Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷抗热震性能和提出了采用高温压缩热模拟实验研究其高温压缩下的变形行为。得到如下主要结论:(1)采用真空烧结法制备Al2O3·ZrO2(15 wt.%)/W(40 wt.%)/Cr(25 wt.%)/Ni(15wt.%)/Co(5 wt.%)金属陶瓷的相对致密度为74.2%,而热压烧结法制备的Al2O3·ZrO2(15 wt.%)/W(40 wt.%)/Cr(25 wt.%)/Ni(15 wt.%)/Co(5 wt.%)金属陶瓷相对致密度达到97.4%,表明热压烧结工艺更有利于提高制品的致密度。(2)采用热压烧结法制备的Al2O3·ZrO2(15 wt.%)/W(40 wt.%)/Cr(25 wt.%)/Ni(15wt.%)/co(5 wt.%)金属陶瓷材料的断裂韧性为7.23 MPa.m1/2,与Al2O3/W/Cr/Ni/Co、Al2O3/ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷材料相比其断裂韧性提高了约30%,表明以Al2O3·ZrO2复合粉末制备的金属陶瓷材料,具有较好的断裂韧性。这是由于在Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷中保留了较多的四方相氧化锆(t-ZrO2),t-ZrO2的相变增韧作用提高了金属陶瓷的断裂韧性。(3)与A1203/W/Cr/Ni/Co、Al2O3/ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷相比,Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷具有较高的热震临界温度△Tc(380℃),其在AT=300℃下循环水淬35次,裂纹无明显扩展,具有更好的抗热震性能。(4)通过高温压缩热模拟试验考察了Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的在高温下的变形规律,研究表明Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷比Al2O3/W/Cr/Ni/Co、Al2O3/ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷具有更好的高温韧性,不容易开裂失效。建立了Al2O3·ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的应力-应变本构方程为分段函数:
|
全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 目录 5-7 第一章 文献综述 7-21 1.1 引言 7 1.2 氧化铝金属陶瓷的概述 7-16 1.2.1 氧化铝金属陶瓷的发展历程 8-9 1.2.2 氧化铝金属陶瓷复合材料的设计原则 9-12 1.2.3 氧化铝金属陶瓷的增韧机理 12-13 1.2.4 氧化铝金属陶瓷的制备 13-16 1.3 Al_2O_3/ZrO_2金属陶瓷介绍 16-20 1.3.1 金属陶瓷的组元 16-19 1.3.2 金属陶瓷的性能及应用 19-20 1.4 本课题选题意义和研究内容 20-21 第二章 实验方案及研究方法 21-29 2.1 基本思路 21 2.2 主要研究内容 21-22 2.3 主要技术路线 22-23 2.4 实验研究方法 23-29 2.4.1 致密度测试 23-24 2.4.2 维氏硬度测试 24 2.4.3 横向断裂强度测试 24-25 2.4.4 断裂韧性测试 25-26 2.4.5 X-ray衍射分析 26 2.4.6 烧结样品的金相分析 26-27 2.4.7 SEM分析 27 2.4.8 TEM分析 27 2.4.9 润湿性的研究 27-28 2.4.10 高温抗热震性能试验 28 2.4.11 高温热模拟压缩试验 28-29 第三章 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷的制备 29-47 3.1 实验原料 29 3.2 Al_2O_3·ZrO_2复合粉末相组成的研究 29-33 3.2.1 Al_2O_3·ZrO_2复合粉末结构表征 30-32 3.2.2 机械球磨对的Al_2O_3·ZrO_2复合粉末中ZrO_2相的组成的影响 32-33 3.3 润湿性研究 33-36 3.4 烧结工艺过程及对Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷性能的影响 36-44 3.4.1 真空烧结制备 36-40 3.4.2 热压烧结制备 40-42 3.4.3 检测及分析 42-44 3.5 热压烧结制备Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷 44-46 3.5.1 机械球磨后混合粉末的形貌 44-45 3.5.2 热压烧结制备3种金属陶瓷材料 45-46 3.6 结论 46-47 第四章 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷室温性能研究 47-53 4.1 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷显微组织观察 47-49 4.2 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷的断裂韧性及增韧机理 49-52 4.2.1 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷的断裂韧性检测结果 50 4.2.2 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷的增韧机理分析 50-52 4.3 本章小结 52-53 第五章 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷高温性能研究 53-66 5.1 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷的高温抗热震性能研究 53-58 5.1.1 急冷-强度法研究Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷材料的抗热震性能 54-57 5.1.2 压痕-急冷法研究金属陶瓷材料的抗热震性能 57-58 5.2 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷高温抗压缩热模拟行为研究 58-65 5.2.1 高温压缩真应力-真应变曲线 59-62 5.2.2 Al_2O_3·ZrO_2金属陶瓷热变形的数学建模 62-65 5.3 本章小结 65-66 第六章 结论与展望 66-68 6.1 主要结论 66-67 6.2 展望 67-68 参考文献 68-72 致谢 72-73 硕士学习期间发表的论文、专利 73
|
相似论文
- Gr/Al-Mg复合材料抗热震与抗烧蚀性能研究,TB332
- 原位合成莫来石晶须韧化微波冶金用刚玉—莫来石耐火材料的研究,TQ175.6
- 塑性结合相对刚玉—莫来石复合材料性能的影响,TQ175.1
- 铸造铝基复合材料热挤压行为的研究,TB331
- 一种镁锂合金的热变形研究,TG146.22
- Ti6Al4V钛合金非平衡显微组织的研究,TG146.23
- 钒氮微合金化77B、82B钢组织和性能的研究,TG142.1
- 微Ti管线钢焊接热影响区组织性能研究,TG401
- 三元硼化物Mo_2FeB_2基金属陶瓷的制备及其性能研究,TG148
- Ti(C,N)/NiCr基金属陶瓷的制备与组织性能的研究,TG148
- 特种涂层在热电锅炉保护中的应用研究,TG174.442
- X80管线钢热变形过程中再结晶行为的研究,TG111.7
- 碳钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层研究,TG174.44
- Hastelloy X合金的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和高温抗氧化性的影响,TG148
- 反应等离子喷涂Fe-Al_2O_3-FeAl_2O_4复合涂层形成机理的研究,TG174.442
- 紧固件用低碳钢组织演变的研究,TG142.11
- 掺CeO_2的B_4C与B_4C/Al材料力学性能和显微组织的研究,TB333
- 国产石油储罐用钢板工艺性能分析研究,TE972.1
- 悬浮法PEB-g-MAN的合成及其增韧SAN树脂的研究,TQ320.7
- 塔里木盆地寒武—奥陶系烃源岩生排烃评价,P618.13
- 纳米复合碳氮化钛基金属陶瓷的组织与性能研究,TG148
中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 金属陶瓷材料
© 2012 www.xueweilunwen.com
|