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机械激活固相反应原位合成钛酸铝陶瓷的自增韧结构及相关性能的研究

郭子龙  
【摘要】: 本论文以研究钛酸铝的低温合成与自增韧结构的形成为主要内容,考察了机械激活法对钛酸铝低温合成的影响以及添加剂种类、数量、成型压力、烧结温度、保温时间、升温速率和烧结气氛对钛酸铝微观结构的影响,测试了部分材料的力学性能。 研究结果表明:对原料进行机械激活处理,颗粒细化、非晶化、晶格畸变并伴随着一定量的相变,化学能升高,合成温度降低。由于低温合成钛酸铝晶粒尺寸小于临界晶粒尺寸,因此可以得到无裂纹钛酸铝块体材料。 引入MgO,通过形成固溶体促进钛酸铝晶粒各向异性生长,达到提高钛酸铝稳定性与改善其力学性能的目的。引入CuO,由于CuO-TiO_2发生共晶反应,形成液相促进钛酸铝的致密化。在一定条件下,可以生成大量的六方片状结构。引入H_3BO_3,液相烧结,晶粒各向异性生长。复合添加剂的引入,可以得到致密的双峰分布的结构。 从结果看,本工作采用机械激活法对原料进行处理,达到降低钛酸铝合成温度的目的。添加剂的引入,促进晶粒各向异性生长,得到具有明显棒状、片状以及双峰分布的结构,并具有理想的力学性能。同时利用现代材料测试方法,对钛酸铝晶粒各向异性生长机理和自增韧机理进行了较为深入的分析与讨论。因此,本论文对于自增韧材料的制备以及钛酸铝力学性能的改善具有较好的参考价值。


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