D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.04.018 第18卷第4期 北京科技大学学报 Vol.18 No.4 1996年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1996 辊轧成型工艺制备ZrO,/AL,O,复相陶瓷 的性能及结构 孟宪梅尚成嘉职任涛 北京科技大学材料物理系，北京100083 摘要采用辊轧工艺，制成了素坯密度较高的氧化皓增韧氧化铝复合陶瓷，并对其性能和结构分 别进行了研究.利用多种粒径的粉体混合、多种增韧方式来设计复相陶瓷的显微结构，得到了最 佳配比和最佳烧结工艺条件下的Z0nmAl0,μmA1,0,复相陶瓷.此陶瓷在1550℃下烧结，得 到优良的抗弯强度和断裂韧性. 关键词特种陶瓷，氧化铝，氧化锆，断裂韧性/辊轧成形 中图分类号TB332 辊轧工艺是通过高剪切作用将粉末打碎团聚，使粉末均匀化，把缺陷尺寸减到10μm, 甚至到5um,从而优化材料结构，提高材料性能四研究表明2~，Z0,增韧A1,0,复相陶 瓷，对于提高陶瓷的断裂韧性，优化陶瓷的结构贡献很大.为了使ZTA陶瓷更具有推广价 值，本实验采用辊轧成型工艺，用3种粒度的粉体配制ZO,/Al,O,复相陶瓷，在1550℃下 常压烧结致密度达到99%以上的复相陶瓷，并进一步研究了它的结构与性能. 1实验方法 采用95氧化铝（粒径5~10μm)为基材，与粒径为8~84nm的超细Al,0,和摩尔分数 为3%Y,0,及部分稳定Z0,(粒径0.5μm)复合.粉料用球磨机充分混合后，加人适量的有 机增塑剂PVA,然后把混合物通过双辊轧机反复轧制，逐渐将滚距由4mm降为1mm,经 多次滚轧后，在滚速相同的轧机上，轧成所需厚度的薄片. 把薄片晾干，固化1~2d,经过脱脂，常压烧成，在终烧温度保温2.用排水法测量 试样的密度和显气孔率；用三点弯曲法测量其抗弯强度，试样尺寸为3mm×4mm× 30mm,跨距为20mm;用单边切口梁法(SENB)测量断裂韧性，宽与高比为1：2，跨距为 24mm,实验结果均为5个试样的平均值；用SEM进行显微结构的观察. 2实验结果及分析 2.1氧化锆增韧μm级氧化铝陶瓷 (1)煅烧温度对致密度的影响 图1、2分别为15%.20%、30%Z0,增韧μm级Al,0,纥1300、1400、1500、1600、1690℃煅 1995-05-24收稿第一作者女26岁硕士 *国家自然科学基金资助项目第 18 卷 第4期 1 9 9 6年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S e i e n c e a n d T e c h n o l o gy B e ij in g V o l . 1 8 N o . 4 A u g · 1 9 9 6 辊 轧成型 工 艺制备 zr 0 2 /A 1 2 0 3复相 陶瓷 ’ 的性 能及结构 孟 宪梅 尚 成嘉 职 任涛 北京科技大学材 料物 理系 . 北京 10 0 0 83 摘要 采用 辊轧工艺 , 制成 了素坯密度较高 的氧化错 增韧氧化铝复合陶瓷 , 并对其性 能和结 构分 别进行 了研究 . 利 用 多种 粒径的粉体混合 、 多种增韧方式来设计复相 陶瓷的显微结构 , 得到 了最 佳配 比和最佳烧 结工艺条件下的 z rO Z /nJ 且 A 1 2 q /。mA 柱o , 复 相陶瓷 . 此陶 瓷在 1 5 50 ℃ 下烧结 , 得 到优 良的抗 弯强度和断裂韧性 . 关键词 特种 陶瓷 , 氧化铝 , 氧化铬 , 断裂韧性 / 辊轧成形 中图分类号 T B 3 3 2 辊轧 工 艺是 通 过 高剪 切作 用将 粉末 打碎 团 聚 , 使 粉末 均 匀 化 , 把 缺 陷尺 寸减 到 10 “ m , 甚 至到 5 , m , 从 而 优化 材料 结 构 , 提 高材 料性 能 l[] . 研究 表 明 2[ 一 4] , z or Z增韧 1A 2 O 3复 相 陶 瓷 , 对于 提 高 陶瓷 的断裂 韧 性 , 优 化 陶瓷 的 结构 贡 献很 大 . 为 了使 Z T A 陶瓷 更具 有 推 广 价 值 , 本 实 验采 用辊 轧 成型 工艺 , 用 3 种 粒度 的粉体配制 Z旧 2 A/ 1 2 q 复相 陶瓷 , 在 1 5 50 ℃ 下 常 压烧结 致密 度达 到 9 % 以 上 的复相 陶瓷 , 并 进 一步研 究 了它 的结 构 与性 能 1 实验方法 采用 95 氧化 铝 ( 粒径 5 一 10 “ m ) 为基 材 , 与粒径 为 8 一 84 n m 的超 细 1A 2 0 , 和 摩 尔分 数 为 3 % Y ZO 3及部 分稳 定 Z心 2 ( 粒径 0 . 5 o m )复合 . 粉 料 用球 磨 机 充分 混 合 后 , 加 人 适量 的有 机增 塑剂 P V A , 然 后把 混 合物 通 过双 辊轧 机反 复 轧制 , 逐 渐 将 滚距 由 4 r n n 以降为 1 m m , 经 多 次 滚轧 后 , 在滚 速相 同的轧机 上 , 轧成 所需 厚度 的薄片 . 把薄 片 晾干 , 固化 1 一 Z d , 经过脱 脂 , 常压 烧成 , 在 终烧 温 度保温 2 h . 用 排水法测 量 试 样 的 密 度 和 显 气 孔 率; 用 三 点 弯 曲 法 测 量 其 抗 弯 强 度 , 试 样 尺 寸 为 3 ~ x 4 ~ x 30 ~ , 跨距 为 20 ~ ; 用 单边 切 口 梁法 ( S E N B ) 测 量 断裂 韧性 , 宽与高 比为 l : 2 , 跨 距为 24 ~ , 实验 结果 均 为 5 个试 样 的平 均值 ; 用 S E M 进 行 显微 结构 的观 察 . 实验 结果及分析 氧化错增韧 “ m 级氧化铝 陶瓷 ( l) 锻烧温 度 对致 密度 的影 响 图 1 、 2 分 别 为 15 % 、 2 0 % 、 3 0% 19 9 5 一 0 5 一 24 收稿 第一 作 者 女 . 国 家 自然科学基金资助 项 目 Z 心 2增 韧 协m 级 A 1 2O 3经 13 0 0 、 14 0 0 、 1 5 0 0 、 16 0 0 、 16 9 0 ℃ 锻 2 6 岁 硕 上 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 04. 018