第24期
成型因素对Al2O3-ZrO2陶瓷材料性能的影响
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期号 : 2010 年, 第24期
内容简介

    适当的成型压力可以提高生坯的密度,而生坯的密度与烧结体的致密化程度有正比关系。为了改善混合料粉末颗粒之间的结合状态,以改善混合料的流动性,提高压坯的均匀性,并保证必须的强度,在成型以前,须往混合料中加入某些有机(或无机)物质作为成型剂。在此基础上,以Al2O3-ZrO2为主基体,TiO2为添加剂,钢纤维为增强相,采用干压法成型来分析研究成型剂及成型压力因素对Al2O3-ZrO2基陶瓷材料的气孔率、密度及力学性能的影响。
    试验中所用的原料:纳米ZrO2(化学纯)、工业氧化铝(0.09~0.15 mm)、h-BN、钢纤维(L:6~10 mm,d:0.1~0.3 mm)、黏土以及三种成型剂(煤油、水玻璃、NA(特制))。以A12O3和ZrO2为基体,试样中各成分的比例如表1所示。首先把各粉料干燥10 h,然后球磨(刚玉球)12 h混匀,然后添加不同的成型剂(NA溶液、水玻璃、煤油)干压成型,成型压力分别采用280 MPa、320 MPa、360 MPa、400 MPa。成型好的试样在80~120 ℃干燥3 h。干燥后的试样在还原气氛下,以3 ℃•min-1从常温升至400 ℃保温30 min,继续升温以5 ℃•min-1到900 ℃保温30 min,再以5℃•min-1升温速度到1 200 ℃保温100 min,然后自然冷却。测试材料的体积密度、气孔率、抗压强度和抗弯强度;采用场发射枪扫描电子显微镜SEM观察表面形貌研究材料表面微观结构;采用综合热分析仪进行TG-DTA测试分析,氮气气氛,温度由室温上升至1 300 ℃,升温速率为5 ℃•min-1。
表1  Al2O3-ZrO2陶瓷试样的配比(w)/%
Al2O3 ZrO2 TiO2 钢纤维 BN 黏土
50 15 15 10 5 5
    试验结果表明:当压力为360 MPa时,Al2O3-ZrO2陶瓷具有较佳的力学性能;3种成型剂中以NA的效果较佳,煤油次之,水玻璃最差。
(摘编自《武汉理工大学》2010,№18)

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