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《山东大学》 2005年
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氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料的研制及其应用基础研究

孙静  
【摘要】:本文针对氧化锆基陶瓷材料的缺点,研制了高性能氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料。选择高弹性模量的TiN和Al_2O_3颗粒作为3Y-TZP的添加相,采用热压烧结制备工艺,研制成功了氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料ZrO_2-TiN和ZrO_2-TiN-Al_2O_3,并对其常温力学性能、低温老化性能、摩擦磨损性能以及电加工性能进行了研究,系统研究了其增韧机理和摩擦磨损机理,在应力诱导相变老化机理的基础上,分析了其抗低温老化机理。 在优化的热压烧结工艺下,制备出了ZrO_2-TiN和ZrO_2-TiN-Al_2O_3复合陶瓷材料,并对其常温力学性能进行了研究。结果表明,TiN、Al_2O_3和ZrO_2相互之间具有良好的物理和化学相容性;TiN对3Y-TZP具有非常显著的增韧补强作用,当TiN的添加量为30%(质量百分比)时,其抗弯强度和断裂韧性均比基体3Y-TZP提高了约70%;大粒径TiN颗粒可提高其增韧作用。少量的Al_2O_3可显著提高ZrO_2-TiN复合材料的烧结致密度,起到增韧作用;过量的Al_2O_3对材料致密度及力学性能不利。研制成功了具有优良综合力学性能的氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料ZY30T、ZY40T和ZY30T5A,其平均抗弯强度分别为:1410MPa、1390MPa和1346MPa;其平均断裂韧性分别为13.3MPa·m~(1/2)、13.8MPa·m~(1/2)和14.4MPa·m~(1/2);其维氏显微硬度分别为15.1GPa、15.7GPa和15.3GPa。 系统研究了ZrO_2-TiN和ZrO_2-TiN-Al_2O_3复合陶瓷材料的增韧机理。研究认为,除了相变增韧和颗粒增韧外,其主要增韧机理是位错对裂纹的屏蔽作用和晶间非晶相的增韧作用。高弹性模量的TiN和Al_2O_3颗粒可提高基体的弹性应变能和t-m相变阻力,从而减弱了基体的相变增韧作用。由于TiN晶粒具有面心立方结构而出现大量位错,当裂纹穿过TiN颗粒扩展时,位错对裂纹具有屏蔽作用。晶界上的非晶相可显著提高复合材料的烧结致密度和力学性能。 研究了ZrO_2-TiN和ZrO_2-TiN-Al_2O_3复合材料的低温老化性能和抗低温老化机
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ174.7

【引证文献】
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【同被引文献】
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