采用热压烧结方法分别制备了Al2O3-TiCN复合陶瓷(AT)及掺杂MgO-Y2O3复合助剂的Al2O3-TiCN复合陶瓷(ATMY); 研究了烧结温度和MgO-Y2O3复合助剂对复合陶瓷相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明: 当烧结温度在1 400～1 600 ℃时, AT和ATMY的相对密度均在97.3%以上; 当烧结温度不超过1 500 ℃时, 利用第二相TiCN可有效抑制Al2O3晶粒长大, AT和ATMY的显微组织、断裂韧度均无明显差异; 当烧结温度超过1 500 ℃时, TiCN不能有效地抑制Al2O3晶粒长大, 导致AT显微组织粗化, 在1 600 ℃烧结的AT的断裂韧度为4.5 MPa·m1/2; 掺杂了MgO-Y2O3复合助剂后可与TiCN协同抑制Al2O3晶粒长大, 在1 600 ℃烧结的ATMY的显微组织细小均匀, 断裂韧度可达5.1 MPa·m1/2。
所属栏目
新材料 新工艺广东省引进领军人才专项资金资助项目(400120001); 广东省产学研结合项目(2009A090100015)
收稿日期
2014/8/232015/6/23
作者单位
张志林:广东工业大学机电工程学院, 广州 510006
郭伟明:广东工业大学机电工程学院, 广州 510006
游洋:广东工业大学机电工程学院, 广州 510006
伍尚华:广东工业大学机电工程学院, 广州 510006
备注
张志林(1988-), 男, 湖南郴州人, 硕士研究生。
引用该论文:
ZHANG Zhi-lin,GUO Wei-ming,YOU Yang,WU Shang-hua.Effects of Sintering Temperature and Composite Additive on Microstructure and Properties of Al2O3-TiCN Ceramics[J].Materials for mechancial engineering,2015,39(10):47～51
张志林,郭伟明,游洋,伍尚华.烧结温度和复合助剂对Al2O3-TiCN复合陶瓷显微组织和性能的影响[J].机械工程材料,2015,39(10):47～51
参考文献
【1】
吕仁江, 张福祥, 李英杰, 等. 阳极氧化铝模板合成介孔ZrO2纳米线及其光致发光性能［J］. 机械工程材料, 2013, 37(10): 83-86.
【2】
KATARINA B, PAVOL S, DUGAN G, et al. Two-stage sintering of alumina with submicrometer grain size［J］. Journal of the American Ceramic Society, 2007, 90(1): 330-332.
【3】
FARHAD G F, MEHD, MASOUD A, et al. Microstructural evolution of a commercial ultrafine alumina powder densified by different methods［J］. Journal of the European Ceramic Society, 2011, 31: 2593-2599.
【4】
TENG Y C, SUN Z P, TANG J Y, et al. High-pressure sintering of microcrystalline and highly purified aluminal ceramic［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2007, 35(8): 968-972.
【5】
ZHAO J H, HARMER M P. Sintering of ultra-high-purity alumina doped simultaneously with MgO and FeO［J］. Journal of the American Ceramic Society, 1987, 70(12): 860-866.
【6】
FANG J X, THOMPSON M, HARMER M P, et al. Effect of yttrium and lanthanum on the final-stage sintering behavior of ultrahigh-purity alumina［J］. Journal of the American Ceramic Society, 1997, 80(8): 2005-2012.
【7】
RAK Z S, CZECHOWSKI J. Manufacture and properties of Al2O3-TiN particulate composites［J］. Journal of the European Ceramic Society, 1998, 18(4): 373-380.
【8】
XU C H. Preparation and performance of an advanced multiphase composite ceramic material［J］. Journal of the European Ceramic Society, 2005, 25(5): 605-611.
【9】
SWARNAKA A K, HUANG S G, VAN D B, et al. Ultrafine Al2O3-B4C composites consolidated by pulsed electric current sintering［J］. Journal of Alloys and Compounds, 2010, 499(2): 200-205.
【10】
LIU J, OWNBY P D. Enhanced mechanical properties of alumina by dispersed titanium diboride particulate inclusions［J］. Journal of the American Ceramic Society, 1991, 74(1): 241-243.
【11】
GONG J G, MIAO H Z, ZHAO Z, et al. Fracture toughness of Al2O3-TiCN composites［J］. Journal of Materials Science Letters, 2001, 20: 2085-2087.
【12】
LI X K, QIU G M, QIU T, et al. Synthesis of Al2O3/TiCN-0.2%Y2O3 Composite by Hot Pressing［J］. Journal of Rare Earths, 2007, 25: 291-295.
【13】
YANG H T, SHANG F L, GAO L. Microstructure and mechanical properties of gas pressure sintered Al2O3/TiCN composite［J］. Ceramics International, 2007, 33: 1521-1524.
【14】
谢志鹏. 结构陶瓷［M］. 北京: 清华大学出版社, 2011: 9-24.
【15】
GUO W M, ZHANG G J, YANG Z G. Pressureless sintering of zirconium diboride ceramics with boron additive［J］. Journal of the American Ceramic Society, 2012, 95(8): 2470-2473.
【16】
郭新. Al2O3对全稳定ZrO2显微组织的影响［J］. 无机材料学报, 1994, 9(2): 227-231.
