注浆法制备氧化锆/不锈钢梯度功能材料的可行性研究

【摘要】： 在较已有梯度功能材料制备方法的基础上,本文探索采用注浆成型法制备具有多个梯度层结构的氧化锆/不锈钢304梯度功能材料,以满足高温燃烧器等特殊需要。实验主要从工艺技术方面着手,研究了氧化锆与不锈钢浆料的悬浮、球磨时间、烧成气氛、烧成温度等几个关键工艺条件。还研究了不同烧结工艺参数对烧结试样的收缩率、界面形貌和断口形貌的影响。针对较合适的烧结工艺,进一步研究了烧结样品的物理性能,包括烧结体的相对密度、热膨胀系数、显微硬度等随成分的变化规律。 采用注浆成型法制备的氧化锆/不锈钢梯度材料,梯度界面组织结合良好,成分沿厚度方向连续、梯度分布,层间结合良好。即使在烧结冷却过程中出现破坏,也没有出现层间开裂现象,证明层间结合强度较高,不是最薄弱部位。氧化锆/不锈钢梯度材料可分为陶瓷基复合材料、两相贯穿的显微结构和金属基复合材料结构三种类型,它们之间过渡的临界值分别为50vol%不锈钢和60vol%不锈钢。在设计各层成分及相邻层间的成分匹配时,不能仅以成分差值的大小为依据,同时还应考虑组织与性能特征。研究结果表明热应力缓和型氧化锆/不锈钢多层梯度材料采用注浆成型法制备是可行的。