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氟化物改变氧化铝陶瓷断裂韧性

发布日期:2014年2月3日

改善氧化铝陶瓷断裂韧性的方式非常多,基本的一个思路就是让材料内部出现长柱状晶粒,本方法是通过在α-Al2O3中加入烧结助剂(氟化钙-高岭土)来实现的,长柱状晶粒在材料内部起到了纤维增强的作用,在断裂过程中可能会出现桥接和拔出等增韧机制。同时,经历的这种显微结构会导致出现穿晶断裂的方式,断裂能比沿晶断裂的方式更大,因此,表现为材料的宏观断裂韧性较高,不含氟化物添加剂的Al2O3陶瓷在1500℃~1600℃下烧结时,不能生成氧化铝柱晶,基本呈椭球状或球状。加入少量的氟化物,经过高温烧结,即可在组织内部原位生成柱状晶,这样柱状晶就起到了纤维或晶须的强韧化作用。

按96瓷配比,在α-Al2O3中加入烧结助剂(氟化钙-高岭土),通过水基凝胶注模成型出氧化铝陶瓷坯片。在高温推板窑中经1570℃,2h条件下无压烧结,制备出原位生长柱状晶自增韧氧化铝陶瓷,

在1570℃烧结时完全生成柱状晶,柱晶呈现三维网络状交织在一起,样品的体积密度达到了3.77g/cm3秒速快3。断裂韧性达到了5.25MPa•m1/2,比传统99氧化铝陶瓷韧性提高了60%。大大提高了氧化铝陶瓷的力学性能。 配方中的氟化物起到了助熔作用,促使氧化铝晶粒朝着某一定向方向生长,形成了长柱状晶粒。

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