Vol.18 No.4 孟宪梅等：辊轧成型工艺制备ZO/Al2O,复相陶瓷的性能及结构 ·381· 粒.由于在氧化锆中加人摩尔分数为3%Y,0,生成了部分稳定的四方氧化锆(-Z0,),四方 氧化锆在应力诱导下转变成m-ZO,，从而起到相变增韧的作用，提高了材料的断裂韧性. 2.2Zr02/nmA203/μmAL,0,复相陶瓷 (1)粉体成型的性质 据粉料成型的性质可知问，采用一定粒径分布的粉料可诚少气孔率，提高堆积密度.此 外考虑到nmAL,0,的加人有助于提高材料性能，因此设计细[20%nmAl,0,(8~84nm】,中 [20%Z0,(0.5μm】,粗[60%μmAL,0,(5~10μm]3种粒径分布的粉料进行配制，并与理论 计算的最佳配比的4：1：5的材料进行比较，性能如表1所示. 从表1可以看出，复相陶瓷的p、显气孔隙率，断裂韧性、抗弯强度，比例为6：2：2的试 表1不同配比的Z0,/nmAl,0,/μmA山，0，复相陶瓷在1550℃下烧结的性能 成分配比 P/g.cm 显气孔率 Kic/MPa.m o/MPa 2:2:6 3.74±0.03 0.016±0.008 5.41±0.08 360±24 4:1:5 3.59±0.08 0.086±0.040 4.03±0.14 208±25 0:0:1 3.10±0.09 387±27 样的性能都优于理论最佳比例4：1：5的性能.由于堆积形式的选择，堆积粉末形状的不规 则，尤其是堆积粉末粗、中、细等级的不同都影响到堆积的致密程度，所以具体实验要在原有 实验结果的基础上加以考虑 (②)烧结温度对性能的影响 表2为2：2：6配比下的复相陶瓷在1550、1600、1650、1690℃时常压烧成的样品性能 表220%Zr0z/20%nmAl0/60%μmAl203在不同烧结温度下的性能 th℃ p/g.cm3 显气孔率 Kic/MPa'm-in o/MPa 1550 3.74±0.03 0.016±0.008 5.41±0.08 360±24 1600 3.99±0.04 0.003±0.001 6.20±0.90 336±25 1650 3.85±0.02 0.004±0.002 5.40±0.70 352±17 1690 3.85±0.08 0.004±0.002 4.20±0.20 335±21 表2表明，此配比下的复相陶瓷，烧结温度在1550~1650℃范围内，力学性能稳定且 较好.在1600℃时，材料密度达到最大值，显气孔率降低为0.03%，断裂韧性达到 6.2MPa/m2,而且在1550℃下常压烧结就能得到相当致密的烧结体，说明了Zr0,与nm A1,O,联合增韧、增强的作用与潜力. 3结论 通过利用ZO,的增韧作用，nmAl,O,的活性及不同粒径配比的致密化设计，用辊轧工艺 制成20%Zr0,/20%nmAl,0,/60%μmAl,0,复相陶瓷，在1550℃烧结2h,其综合性能较优.V o l . 1 8 N o . 4 孟宪梅等 :辊轧成型 工艺制备 Z心州A b O 3复相 陶瓷的性能及结构 粒 . 由于 在 氧化 错 中加人 摩 尔分 数 为 3 % 了部 分稳 定 的 四 方 氧化 错 氧 化错 在 应力 诱导下 转变 成 m 一 Z rO 从而 变 增韧 的 作用 提 高 了材 料 , 四 方 韧 性 . z · 2 Z r 0 2 / n m A 1 2 0 3 / 卜m A气0 3复相 陶瓷 ( l) 粉 体成 型 的性 质 据 粉料 成 型的性 质 可知 5[] , 采用 一定粒 径 分布 的粉 料 可减 少 气孔 率 , 提 高堆 积 密度 . 此 外 考 虑 到 n m A 1 2 o 3的 加人 有 助 于提 高 材 料 性 能 , 因 此 设计细 〔20 % n mA 1 2 0 3 (8 一 84 n m )] , 中 [ 2 0 % Z Or Z ( 0 · 5 “ m ) ] , 粗 [ 6 0 % 林 mA 1 2 o 3 ( 5 一 10 协m ) ] 3 种 粒 径 分 布 的 粉料 进行 配 制 , 并 与理 论 计算 的最 佳配 比 的 :4 1:5 的材 料进 行 比较 , 性 能 如表 l 所示 . 从表 1 可 以 看 出 , 复相 陶 瓷 的 p 、 显 气孔 隙 率 、 断裂 韧性 、 抗弯强 度 , 比例 为 6 : 2 : 2 的 试 表 1 不 同配 比的 z Or Z ln m1A 2 0 犷。 m1A 2 0 3复相陶瓷在 1 5 5 0 ℃ 下烧 结的性 能 2 : 2 : 6 4 : l 0 : 0 3 . 7 4 士 0 . 0 3 3 . 5 9 士 0 . 0 8 显气 孔率 0 . 0 1 6士 0 . 0 0 8 0 . 0 8 6 士 0 . 0 4 0 凡 c / M P a · r 5 . 4 1士 0 . 0 8 4 . 0 3 士 0 . 14 3 . 1 0 士 0 . 0 9 口 /M P S 3 6 0 士 2 4 2 0 8 士 2 5 3 8 7 士 2 7 成分配 比 样 的 性 能 都 优 于理 论最佳 比例 4 : l : 5 的性 能 由于 堆 积 形 式 的 选择 , 堆 积 粉末 形 状 的不 规 则 , 尤其 是 堆积粉 末粗 、 中 、 细 等 级 的不 同都影 响到 堆 积 的致 密程 度 , 所 以 具 体实验要 在 原有 实 验结 果 的基 础 上加 以 考 虑 . (2 ) 烧结 温度 对 性 能的 影 响 表 2 为 2 : 2 : 6 配 比下 的复相 陶 瓷在 15 5 0 、 16 0 0 、 1 6 5 0 、 16 9 0 ℃ 时常压烧成 的样 品性 能 表 2 20 % z or Z / 20 % n m A I 0 3 / 60 % 卜田 A I Z o , 在不同烧结温度下 的性能 t/ ℃ 1 5 5 0 1 6 0 0 1 6 5 0 1 6 9 0 P / g · e m -3 3 . 7 4 士 0 . 0 3 3 . 9 9士 0 . 0 4 3 . 8 5 士0 . 0 2 3 . 8 5 士 0 . 0 8 显气孔率 0 . 0 1 6士 0 . 0 0 8 0 . 0 0 3士 0 . 0 0 1 0 . 0 0 4士 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4士 0 . 00 2 lK e /M P a . m - 5 . 4 1士 0 . 0 8 6 . 2 0士 0 . 9 0 5 . 4 0 1 0 . 7 0 4 . 2 0士 0 . 2 0 a/ M P S 3 6 0 士 2 4 3 3 6 士 2 5 3 5 2士 1 7 3 3 5土 2 1 表 2 表 明 , 此 配 比下 的复相 陶瓷 , 烧 结温 度在 1 5 50 ~ 165 0 ℃ 范 围 内 , 力学 性 能稳定且 较 好 . 在 16 0 ℃ 时 , 材 料 密 度 达 到 最 大 值 , 显 气 孔 率 降 低 为 .0 03 % , 断 裂 韧 性 达到 6 . 2 M P留m L尼 , 而 且 在 15 0 ℃ 下常 压烧结 就 能得 到相 当致 密 的烧 结体 , 说明 了 Z心 2与 n m 1A 2 o 。 联合 增 韧 、 增 强 的作 用 与潜力 · 3 结论 通 过利 用 Z旧 2的增 韧 作用 , n mA 1 2 O 3的活性 及 不 同粒径 配 比的致 密 化设 计 , 用 辊 轧工 艺 制 成 20 % Z Or Z 2/ 0% n毗 1 2 0 3 /60 % 。mA 1 2 0 3复相 陶瓷 , 在 15 50 ℃ 烧 结 Z h, 其综合 性 能较 优