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《河南工业大学》 2011年
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矾土基Fe-Al/Al_2O_3复相陶瓷制备工艺的研究

李生  
【摘要】:氧化铝陶瓷以其耐高温、高强度、耐磨损、抗氧化、抗腐蚀以及重量轻等优点在工程领域得到广泛的应用,是应用最广泛的高温结构陶瓷之一,但其自身固有的脆性却大大限制了它的应用范围,因此陶瓷的韧化受到广泛关注,也成为了一个世界性的难题。金属间化合物具有比重轻、抗氧化和抗硫化腐蚀性能优的特点,其耐蚀性优于不锈钢和钴基、镍基合金等传统的高温合金,而韧性又高于普通的陶瓷材料,是一种介于Ni基合金和高温陶瓷材料之间的高温结构材料。将金属间化合物与刚玉陶瓷体进行合理的复合,以一种或多种陶瓷相为基体,以金属或合金作为粘结剂,将金属的强韧性与陶瓷的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性结合起来,则既可以利用陶瓷材料优异的高温性能,又可以发挥出金属材料的塑性和韧性,成为理想的结构材料,从而满足工程领域应用的需要。 Fe-Al金属间化合物由于不含战略性合金元素N i、Cr,成本较低,抗氧化和硫化腐蚀性能优越,所以成为本次设计的选择对象。 目前,利用Fe-Al系金属间化合物增韧Al_2O_3陶瓷已有许多研究,由于复相陶瓷对金属间化合物与陶瓷体的润湿性、匹配性及高温的剧烈反应程度有严格要求,现有的制备工艺大多采用预先烧结过的纯氧化铝陶瓷粉做基体原料,或直接利用高温煅烧超细Al_2O_3粉做原料,且金属间化合物需要进行中温预处理使其实现最大合金化,工艺流程复杂,生产成本较高。基于此,本文采用精制的高铝矾土熟料和其它微量添加剂作为陶瓷体原料,与机械法预合金化的Fe-Al系金属间化合物进行复合,通过弱还原或惰性气氛烧结,制备出了性能优良的Fe-Al/Al_2O_3复相陶瓷。 利用机械合金法制备了Fe-Al金属间化合物,并以此为增强相,以高铝矾土陶瓷为基体,采用弱还原气氛烧结,在1500℃制得Fe-Al/Al_2O_3复相陶瓷,研究分析了其微观结构及力学性能。结果表明,当加入质量分数4.5%的Fe-Al金属间化合物时,断裂韧性、体积密度和Vickers硬度分别达到7.23MPa.m~(1/2)、3.95g.cm~(-3)和776MPa,较一般矾土基Al_2O_3陶瓷有明显提高。通过对试样断口SEM形貌的分析,一定量微裂纹偏转的存在,细晶韧化和金属间化合物的补强作用共同提高了复相陶瓷的断裂韧性。
【学位授予单位】:河南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ174.1

【参考文献】
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