收藏本站
《华南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Al_2O_3陶瓷基层状复合材料的制备和性能研究

黄康明  
【摘要】:陶瓷基复合材料能够在较充分发挥陶瓷材料长处的同时,克服陶瓷材料脆性大、断裂韧性较低,对缺陷敏感等不足,具有重要的应用前景。本研究用已烧结的氧化铝陶瓷基片为骨架,分别利用铝薄片、Al浆料和多种树脂胶粘剂作为粘结材料,采用交替叠层、丝网印刷、涂覆等方法形成氧化铝陶瓷片与粘结材料层叠的层状结构,然后用真空热处理、空气热处理和热压等方法制备Al_2O_3/Al陶瓷基层状复合材料和Al_2O_3/树脂陶瓷基层状复合材料。 作者研究了粘结层粘结强度对陶瓷基层状复合材料的影响,测试了不同粘结层对氧化铝片的粘结强度。发现Al浆料在空气中经过700℃以上热处理的粘结强度较高,低于650℃或者在真空热处理的粘结强度较低。在作者实验过的有机粘结材料中南宝牌环氧树脂粘结强度较高。 用氧化铝基片和铝薄片交替叠层后通过真空热处理和热压处理制备了Al_2O_3/Al陶瓷基层状复合材料。真空热处理试样由于在粘结层中存在大量的裂纹,导致强度、断裂韧性和断裂功都较低。热压处理制备的试样界面结合紧密,抗弯强度达到387MPa,比本研究采用的氧化铝基片强度高近30%,断裂韧性和断裂功分别达到10.5 MPa·m~(1/2)和1714 J/m~2,也明显高于氧化铝基片,属于典型的强结合层状复合材料。 氧化铝基片上用丝网印刷Al浆料后叠层,分别在真空和空气中热处理后得到了Al_2O_3/Al陶瓷基层状复合材料。热处理方式对粘结层的显微结构、粘结强度有明显影响。真空热处理试样粘结强度较低,试样断裂过程中表现出典型的弱结合层状复合材料特点,载荷-位移曲线为一条―锯齿‖状的阶梯曲线。空气中650℃热处理试样也由于粘结强度较低,其力学性能与真空热处理试样相似。而在700℃、750℃、800℃热处理试样界面结合较强,其力学性能更倾向于强结合层状复合材料。陶瓷基层状复合材料随着层数增多,强度降低,断裂韧性上升,断裂功虽然较分散,也呈上升趋势。对陶瓷基层状复合材料进行的应力模拟计算表明氧化铝层厚度一定时,增大Al层厚度使氧化铝层的压应力增大;当Al粘结层的厚度一定时,氧化铝厚度增大也使Al粘结层中的张应力增大。 采用了6种不同的树脂作为粘结剂制备了Al_2O_3/树脂层状复合材料,力学性能测试表明,南宝环氧树脂作为粘结层材料的力学性能最好。试样的抗弯强度随着层数的增加或者树脂粘结层厚度增加呈下降趋势,而断裂韧性和断裂功呈上升趋势。粘结强度较低和塑性较好的树脂粘结制备的陶瓷基层状复合材料断裂过程中,陶瓷层率先断裂,粘结层和陶瓷层会发生剥离,经过较大应变后才断裂。粘结强度较高、塑性较差树脂制备的陶瓷基层状复合材料断裂时裂纹扩展模式主要由陶瓷层中裂纹的扩展确定。 最后,对上述的真空热处理、空气中热处理、热压和环氧树脂粘结制备的4种陶瓷基层状复合材料进行了对比。热压制备的Al_2O_3/Al薄片试样结合最好,Al_2O_3/树脂结合的试样次之,空气中热处理制备的Al_2O_3/Al浆料试样的界面结合较差,真空热处理制备的Al_2O_3/Al浆料试样界面结合最差。影响陶瓷基层状复合材料抗弯强度的主要因素为粘结层的种类和粘结强度。影响陶瓷基层状复合材料的断裂能的因素比较复杂,粘结层材料、粘结层厚度、粘结强度、层间应力状态和制造工艺等因素都会对陶瓷基层状复合材料的断裂能产生影响。层状陶瓷材料的断裂韧性主要受模量和断裂能影响。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ174.1

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄勇,汪长安,昝青峰,李淑琴,李翠伟,邹林华;高韧性复相陶瓷材料的仿生结构设计、制备与力学性能[J];成都大学学报(自然科学版);2002年03期
2 曾宇平,江东亮,谭寿洪,郭景坤;层状Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷的制备[J];材料导报;1998年02期
3 黄勇,李翠伟,汪长安,昝青峰,李淑琴;陶瓷强韧化新纪元——仿生结构设计[J];材料导报;2000年08期
4 郝春成,崔作林,尹衍升,龚红宇;颗粒增韧陶瓷的研究进展[J];材料导报;2002年02期
5 刘玲,殷宁,亢茂青,王心葵;晶须增韧复合材料机理的研究[J];材料科学与工程;2000年02期
6 李冬云;杨辉;乔冠军;金志浩;;SiC/BN层状陶瓷的抗热震性能研究[J];材料科学与工程学报;2006年01期
7 李冬云,乔冠军,金志浩;SiC/C层状陶瓷的断裂行为研究[J];稀有金属材料与工程;2003年08期
8 张志强,尚成嘉,职任涛;氧化铝层状复合陶瓷的断裂机理[J];材料研究学报;1995年05期
9 汪日志,冯庆玲,崔福斋,李恒德;仿生设计的Al_2O_3/纤维增强树脂层状复合材料[J];材料研究学报;1996年01期
10 李专;肖鹏;熊翔;;连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展[J];粉末冶金材料科学与工程;2007年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 童卫银;;自蔓延高温合成陶瓷内衬复合铜管的研究[J];安徽冶金;2004年03期
2 邓陈茂;童银洪;符韶;;马氏珠母贝的研究进展[J];现代农业科技;2009年02期
3 张翼;宣天鹏;;电磁屏蔽材料的研究现状及进展[J];安全与电磁兼容;2006年06期
4 林广涌,雷廷权,周玉,王双喜,赵忠民;SiC_W/Al_2O_3陶瓷复合材料的力学性能与增韧机理[J];兵器材料科学与工程;1992年07期
5 吕珺,金志浩,郑治祥,丁厚福;晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的阻力行为[J];兵器材料科学与工程;2001年03期
6 师瑞霞,李嘉,陶文宏,尹衍升;Al_2O_3基陶瓷材料的强韧化研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
7 李长青;张明福;左洪波;孟松鹤;韩杰才;姚泰;;影响透明陶瓷透光性能的因素[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
8 邢志国;吕振林;魏鑫;周永欣;;偶联剂KH-550对改性酚醛树脂胶粘SiC耐磨涂层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2009年03期
9 黄良钊,张巨先;引入滑石的高铝瓷中非平衡相研究[J];兵器材料科学与工程;1997年04期
10 李改叶;漆虹;范益群;徐南平;;热处理温度对金属Al增韧氧化铝多孔陶瓷支撑体断裂韧性的影响[J];北京科技大学学报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林爽;乔英杰;刘爱东;;碳化硼陶瓷的性能及其在核工业领域的应用进展[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
2 单立;刘凯欣;成名;;氧化铝陶瓷圆柱PCFF现象的离散元模拟[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
3 王超;梁军;栾旭;;高温防热陶瓷的研究进展[A];China SAMPE' 2008国际学术研讨会论文集[C];2008年
4 孙媛媛;王芬;;Al_2O_3层状陶瓷复合材料的研究进展[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2003年学术年会论文集[C];2003年
5 李冬云;杨辉;乔冠军;金志浩;;纸制备SiC/Si层状陶瓷复合材料的微观结构和性能[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2005学术年会论文专辑[C];2005年
6 唐明国;杨忠波;杨勇飞;;Si_3N_4陶瓷球制备技术[A];四川省机械工程学会粉末冶金专委会学术交流会、成都市2007科技年机械工程学会粉冶年会论文集[C];2007年
7 张林栋;卢亚哲;袁俊生;;碱式氯化镁晶须在塑料中的应用研究[A];2006年中国镁盐行业年会暨新技术、新产品、新设备推介会论文集[C];2006年
8 刘朝晖;黄因慧;田宗军;刘志东;陈劲松;;纳米陶瓷材料复合电沉积工艺的研究及发展现状[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 石少卿;刘颖芳;尹平;张湘冀;;仿生和钢管混凝土技术在遮弹层设计中的应用[A];中国土木工程学会防护工程分会第五届理事会暨第九次学术年会论文集(上册)[C];2004年
10 吴转琴;范蕴蕴;刘景亮;刘刚;;缓粘结预应力钢筋用胶粘剂材料力学参数研究[A];第十届后张预应力学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘连军;铈锆固溶体负载氧化铜纳米催化剂催化还原NO的基础研究[D];南京大学;2010年
3 王东生;TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY及陶瓷涂层的激光重熔研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 张伟文;基于有限元与分子动力学的恒压磨削研究[D];重庆大学;2010年
5 陈蓓;Al_2O_3/ZrO_2层状复合陶瓷组织控制及工艺优化[D];重庆大学;2001年
6 周秋生;碳化硅/莫来石/氧化铝复合陶瓷的研制[D];中南大学;2001年
7 臧建兵;Y-ZrO_2增韧SiC/Si_3N_4结合聚晶金刚石/立方氮化硼的研究[D];燕山大学;2002年
8 苏盛彪;预应力陶瓷与层状陶瓷复合材料应力分析与设计[D];中国建筑材料科学研究院;2002年
9 唐耿平;自增韧与Si-C-N纳米微粉增强Si_3N_4复合材料工艺、结构与性能研究[D];国防科学技术大学;2002年
10 周泽华;氧化锆—氧化铝层状复合陶瓷的性能研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张维维;二阶交联水性聚氨酯胶粘剂[D];郑州大学;2010年
2 刘爱龙;AZ31镁合金粘接接头的疲劳性能研究[D];郑州大学;2010年
3 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 卢雪梅;具有不连续NiTi SMA薄膜复合材料的制备及性能研究[D];天津理工大学;2010年
5 李博文;泡沫SiC/Cu双连续相复合材料的腐蚀行为研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 李剑秋;均相沉淀法制备羟基磷灰石晶须及其台阶生长机理研究[D];武汉工程大学;2010年
7 赵永乐;高强韧性Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 郑建智;高性能Mo_2FeB_2基金属陶瓷的制备工艺及合金化研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 陈国清;湿粘接快固胶的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 彭伟涛;氧化锆基牙科生物陶瓷的制备及其性能测试[D];河南科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尚成嘉,孟宪梅,职任涛;ZrO_2增韧Al_2O_3复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数[J];北京科技大学学报;1998年01期
2 李云凯,钟家湘,朱鹤孙,刘云飞;碳化硅、氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷的研究[J];北京理工大学学报;1996年05期
3 孟国文,陈大明;陶瓷中氧化锆的研究及应用现状[J];材料导报;1994年04期
4 李理,杨丰科,侯耀永;纳米颗粒复合陶瓷材料[J];材料导报;1996年04期
5 陈大明;纳米陶瓷复合材料的制备与性能[J];材料导报;1997年05期
6 罗永明,潘伟,陈健,郑仕远;SiC/W层状复合材料力学性能与显微结构的研究[J];材料导报;2000年05期
7 肖鹏,徐永东,张立同;高温陶瓷基复合材料制备工艺的研究[J];材料工程;2000年02期
8 张玉娣,周新贵,张长瑞;C_f/SiC陶瓷基复合材料的发展与应用现状[J];材料工程;2005年04期
9 王立铎,孙文珍,梁彤翔,王英华,李恒德;仿生材料的研究现状[J];材料工程;1996年02期
10 袁旭暄,贾德昌;BN-SiC层状复合陶瓷的断裂行为研究[J];材料科学与工艺;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周泽华;氧化锆—氧化铝层状复合陶瓷的性能研究[D];重庆大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈建林,陶志宁,王炳坤;粉煤灰中铝盐提取的研究[J];环境导报;1994年04期
2 葛启录,高增森,雷廷权,焦炜光;热压Al_2O_3-ZrO_2(6mol%Y_2O_3)陶瓷复合材料的组织性能研究[J];硅酸盐通报;1995年02期
3 张谦温,张菡,刘新香,朱起明;Al_2O_3-TiO_2为载体的前加氢催化剂研究[J];石油化工;2000年06期
4 王丽,段心翠;铁精粉中Al_2O_3的快速测定—铬天青S光度法[J];山东冶金;2000年02期
5 李月明,周健儿,顾幸勇,马光华;溶胶—凝胶法制备Al_2O_3纳米粉[J];中国陶瓷;2002年05期
6 罗玉长,胡绳兴;富Al_2O_3区域Al_2O_3-Na_2O-CaO-SrO系固态反应的研究[J];齐鲁石油化工;1998年03期
7 马宗义,吕毓,雄毕敬;反应物形态对原位生长陶瓷粒子增强铝基复合材料微观结构和拉伸性能的影响[J];金属学报;1999年01期
8 纪媛,刘江,吕哲,刘英梅,宋彦彬,何岚鹰,苏文辉;掺入Al_2O_3对固体氧化物电解质材料YSZ性能影响的研究[J];功能材料;2000年S1期
9 赵密,郭英奎,宁志良,俞泽民;Al_2O_3陶瓷透光性的研究[J];哈尔滨理工大学学报;2000年02期
10 刘耀辉,何镇明,于思荣,陈秉聪,李庆春;Al_2O_3/Al-4.5Cu-Ce合金复合材料的界面现象[J];复合材料学报;1992年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范晓丹;张襄楷;徐廷献;;烟气脱硫用γ-Al_2O_3复合膜的制备与表征[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
2 贺辛亥;王俊勃;申明乾;秦辉;杨敏鸽;付翀;;生物模板法制备Al_2O_3遗态陶瓷[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
3 季凌飞;陈晓川;鲍勇;闫胤洲;蒋毅坚;;Al_2O_3电子陶瓷基板无切面条纹激光精细切割技术研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 張合;藍胄偉;卓清松;;Al_2O_3奈米颗粒润滑油应用于气压缸之摩擦特性分析[A];第六届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2009年
5 祝刚;王金渠;李邦民;;在α-Al_2O_3陶瓷管上P型沸石膜的合成及表征[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
6 游佩青;楊榮澤;陳智成;顔富士;;堆积密度对θ-至α-Al_2O_3相转换过程临界晶径之影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
7 丁宏秋;胡彦杰;李春忠;;多重射流燃烧反应器制备Al_2O_3纳米颗粒及其结构调控[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
8 郑吉红;洪学勤;雷中兴;田先明;王志强;姚亚双;;ρ-Al_2O_3与纯铝酸钙水泥结合的刚玉质浇注料性能的比较[A];2011全国不定形耐火材料学术会议论文集[C];2011年
9 蔡定侃;江安洲;唐哲偉;林隆煦;許喬茵;方昭訓;;无电镀复合镀制备Al_2O_3-黑镍太阳光选择性复合膜之光学性能[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
10 肖伶俐;周继承;孙若力;;微波高温煅烧制备纳米α-Al_2O_3的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 鲁伟 王炳 肖颖;智能化真空热处理设备通过验收[N];科技日报;2010年
2 中国热处理协会副理事长 樊东黎;可控气氛热处理和真空热处理[N];中国机电日报;2001年
3 一萍;不锈钢钎焊板式换热器异军突起[N];中国机电日报;2001年
4 北京机电研究所副所长 武兵书;模具热处理技术现状及走势[N];中国机电日报;2002年
5 本报记者 张家驹;热处理行业强劲发展带动旺盛设备需求 [N];中国工业报;2004年
6 中国纺织机械器材工业协会;精益求精的制造技术是产品创新的基础[N];中国纺织报;2007年
7 冯金尧;紧固件业:产品档次亟待提升[N];中国工业报;2006年
8 本报记者 郑春蕾;处理废旧电池势单利微 谁来施援手?[N];中国工业报;2006年
9 钟秀敏;紧固件协会确立“十一五”工作重点[N];中国工业报;2006年
10 袁伟;一航黎阳转包生产进入快速发展期[N];中国航空报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄康明;Al_2O_3陶瓷基层状复合材料的制备和性能研究[D];华南理工大学;2011年
2 王颖;Al_2O_3陶瓷的反应金属化及其与5A05合金扩散钎焊机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 周咏辉;Al_2O_3基纳米复合陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究[D];山东大学;2009年
4 苏兴华;α-Al_2O_3和MgAl_2O_4纳米颗粒的制备与表征[D];兰州大学;2010年
5 高庆福;纳米多孔SiO_2、Al_2O_3气凝胶及其高效隔热复合材料研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 刘惠平;新型介孔Al_2O_3的制备、表征及负载Pt催化剂的催化加氢性能研究[D];华东理工大学;2010年
7 卢琪;电气石/Al_2O_3复合材料的制备及其红外辐射性能研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 李艳征;Al_2O_3基梯度纳米复合陶瓷刀具的研制及切削性能研究[D];山东大学;2011年
9 陈玮;α-Al_2O_3形成过程显微结构演变及其调控[D];中南大学;2010年
10 司西强;NiMoS/γ-Al_2O_3汽油加氢精制催化剂上烯烃与H_2S反应研究[D];中国石油大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鸿杰;纳米Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料力学性能的研究[D];中北大学;2011年
2 赖欣;Al/α-Al_2O_3界面裂纹扩展的分子动力学模拟[D];武汉理工大学;2010年
3 张玉芬;微米Al_2O_3/环氧树脂的固化与放气行为及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 宋万仓;金属基不锈钢表面上Al_2O_3涂层的制备[D];大连理工大学;2010年
5 冀成庆;基于CaO-SiO_2-FetO-Na_2O(Al_2O_3)渣系的中高磷铁水脱磷动力学研究[D];重庆大学;2010年
6 李森;Al_2O_3陶瓷基片制备及蓝宝石扩散连接工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 魏琛娟;Na_3AlF_6-K_3AlF_6AlF_3熔体初晶温度、Al_2O_3溶解度及惰性阳极低温电解工艺研究[D];中南大学;2011年
8 罗升;在石英和多孔α-Al_2O_3基体上制备碳纳米管膜[D];天津大学;2010年
9 陶占春;Al_2O_3陶瓷化学机械磨削用磨具的研制及性能研究[D];大连理工大学;2010年
10 徐兵;Al_2O_3溶胶的制备及其应用研究[D];武汉科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026