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氧化铝陶瓷增韧,要怎么做?

时间:2025-01-14

  氧化铝陶瓷增韧,要怎么做?氧化铝高温陶瓷一般为具有高熔点、高温力学性能稳定的金属氧化物,此外相对于其他陶瓷,抗氧化性能好是氧化物重要的特点,比如说目前用量大的氧化铝陶瓷就是。

  氧化铝陶瓷

  但是氧化铝陶瓷在高温条件下抗蠕变性差,容易发生蠕变破坏导致构件失效。为了弥补这个致命缺陷,可使用晶须增韧、颗粒增韧、相变增韧、纤维增韧等手段进行增强。尤其是使用氧化物纤维增强时,由于抗氧化性能更好,除了能胜任恶劣环境外,还不会因为氧化失效而造成复合材料的性能下降,是在军事及航空航天等领域中应用的比较有潜力的候选材料之一。

边缘插座.jpg

  氧化铝增韧可简单分为非连续相增强以及连续相增强两种模式,其增韧机制及方法如下:

  一、非连续相增强氧化铝复合材料

  01增韧机制:

  相变增韧、裂纹偏转、颗粒与氧化铝基体之间的弹性模量失配等是颗粒增强氧化铝基复合材料的主要增韧机制。颗粒增韧主要是将ZrO2颗粒加入到氧化铝陶瓷基体中,单斜相的ZrO2颗粒在升温过程中发生晶相改变而引起体积的变化,从而使复合材料内部产生极其细微的裂纹,这些微裂纹起到偏转应力方向、分散应力载荷的作用,增韧效果明显。

  02制备方法:

  目前采用晶须增韧及颗粒增韧制备氧化铝基复合材料常用的方式方法为固相反应,通常将增韧体晶须或颗粒与氧化铝粉体混合均匀,压制成型后进行高温烧结,制备成颗粒/晶须增强氧化铝复合材料。而短切纤维增强氧化铝复合材料的制备方法与颗粒、晶须增韧大致相同。

  根据添加颗粒的属性可以分为刚性颗粒强化和延性颗粒强化:

  ①刚性颗粒多为非金属陶瓷颗粒(非金属粉末),主要有SiC、TiC、WC、TiB2、ZrB2等。因为非金属粉末具有高弹性模量,作为增韧相添加到氧化铝陶瓷基体中,形成的复合陶瓷材料的韧性强度要比单相氧化铝陶瓷高很多,特别是高温断裂韧性。

阀门配件.jpg

  SiC粉体

  ②延性颗粒强化氧化铝基陶瓷主要是以金属颗粒作为增韧相添加到陶瓷材料的基体中。常见的金属颗粒有:Al、Ni、Ag、Cu、Fe等。金属颗粒作为增韧相不仅可以细化陶瓷基体的晶粒还能通过多种增韧机制阻碍裂纹的扩展速度。

  03总结:

  因工艺简单高效且研究较早,非连续相增强氧化铝复合材料已发展得相对成熟,但增韧效果相对连续纤维来说提升有限,主要原因是在非连续相与氧化铝基体混合时很难做到分散均匀,从而产生应力集中、不均的现象,影响了增韧效果。(更多资讯请关注粉体圈哦!


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