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,136 北京科技大学学报 第29卷 1.2支撑体的制备 韧性的峰值出现在16%的位置，而弯曲强度峰位出 按照表1所示的粉体配比，准确称量后装入尼 现在12%的位置，其他温度下，支撑体的弯曲强度 龙混料桶内，按球料质量比2：1添加刚玉球，在轻型 和断裂韧性的峰值出现在16%的位置.在陶瓷材料 球磨机（型号QMM/B,咸阳金宏通用机械有限公 的增韧性研究中，材料断裂韧性的提高通常以牺牲 司)上干混24h后过筛，得Al203/Al均质粉体.添 材料的弯曲强度为代价[10,800℃时，完全通过添加 加一定量的有机物，在粉晶压片机（型号769YP一 韧相来增韧就是如此、表2列出了金属铝粉质量分 24B,天津市科器高新技术公司)上压制30mm× 数为16%的支撑体在各个不同温度点热处理后的 2mm的片状支撑体和尺寸为50mmX6mmX6mm 性能参数， 的条状支撑体，将坯体放入高温电炉（型号SX214一 200 -◆一800℃量1000℃★-1200℃ 17,无锡环球炉业有限公司)中，分别在800,1000， 4一1400℃米-1500℃●-1600℃ 160 1200,1400,1500,1600℃进行热处理（升温速度为 3℃·min1,保温120min)后，随炉自然冷却至 室温， 80 1.3支撑体的表征 采用阿基米德法(GB1996一80)测定多孔支撑 40- 体的孔隙率和体积密度；采用三点弯曲法 (GB1965-80)在拉力试验机（型号CMT6203)上对 12 16 20 支撑体的弯曲强度进行表征，支点跨距为40mm,加 1(AI)/% 载速率为0.5 mmmin一；采用单边直通切口梁法测 图2不同温度下支撑体弯曲强度与铝加入量的关系 定其断裂韧性，加载速率为0.05 mm'min1. Fig-2 Relationship between the bending strength and Al powder content of supports calcined at different temperatures 2结果与讨论 表2添加16%A1粉的支撑体不同温度热处理后的基本性能 结合图1和图2可以看出，1600℃热处理后， Table 2 Properties of supports calcined at different temperatures by 支撑体的断裂韧性和弯曲强度分别达到最大，当热 doping 16%Al powder 处理温度低于1200℃时，支撑体的断裂韧性和弯曲 热处理 体积密度/ 孔隙率/ 平均孔 强度随金属铝加入量的增加呈先增加后变化不大的 温度/℃ (g'cm-3) % 径/m 趋势：当热处理温度高于1200℃时，支撑体的弯曲 800 2.48 31.2 强度随金属铝加入量的增加呈先增加后降低的趋 1000 2.63 25.4 0.48 势.不同的是，800℃热处理后支撑体的断裂韧性最 1200 2.59 34.4 0.54 大值出现在金属铝粉加入量为12%的位置，而弯曲 1400 2.63 31.7 1.87 强度的最大值出现在16%的位置，两者的峰位出现 1500 2.65 35.4 1.88 滞后现象.同样，1400℃热处理后支撑体的弯曲强 1600 2.79 29.7 1.94 度和断裂韧性最大值的峰位也出现滞后现象，断裂 3.2 从表2可以看出，当金属铝加入量为16%不变 ◆一800℃■-1000℃=★一1200℃ 2.8 X-1400℃米-1500℃一◆-1600℃ 时，不同温度热处理后的支撑体的孔隙率几乎都在 2.4 30%左右，支撑体的孔径大小随着热处理温度的增 2.0 加而增加. 1.6 为了更好地比较热处理温度对支撑体力学性能 1.2h 0.8 的影响，将图1和图2的结果转化为支撑体的力学 0.4 性能与热处理温度之间的关系，见图3和图4所示， 00 1216 4 结合两图可以看出，800~1200℃温度范围内，支撑 UAIV% 体断裂韧性和弯曲强度几乎保持不变；1200~ 图1不同温度下支撑体断裂韧性与铝加入量的关系 1600℃温度范围内，支撑体的断裂韧性和弯曲强度 Fig-1 Relationship between the fracture toughness and Al powder 随着温度的升高而增加，所不同的是，当金属铝加 content of supports calcined at different temperatures 入量为12%时，支撑体的断裂韧性随着温度的增加1∙2 支撑体的制备 按照表1所示的粉体配比准确称量后装入尼 龙混料桶内按球料质量比2∶1添加刚玉球在轻型 球磨机（型号 QMM／B咸阳金宏通用机械有限公 司）上干混24h 后过筛得 Al2O3／Al 均质粉体．添 加一定量的有机物在粉晶压片机（型号769YP— 24B天津市科器高新技术公司）上压制●30mm× 2mm的片状支撑体和尺寸为50mm×6mm×6mm 的条状支撑体将坯体放入高温电炉（型号 SX2—14— 17无锡环球炉业有限公司）中分别在8001000 1200140015001600℃进行热处理（升温速度为 3℃·min —1保温 120min） 后随炉自然冷却至 室温． 1∙3 支撑体的表征 采用阿基米德法（GB1996—80）测定多孔支撑 体 的 孔 隙 率 和 体 积 密 度；采 用 三 点 弯 曲 法 （GB1965—80）在拉力试验机（型号 CMT6203）上对 支撑体的弯曲强度进行表征支点跨距为40mm加 载速率为0∙5mm·min —1 ；采用单边直通切口梁法测 定其断裂韧性加载速率为0∙05mm·min —1． 图1 不同温度下支撑体断裂韧性与铝加入量的关系 Fig．1 Relationship between the fracture toughness and Al powder content of supports calcined at different temperatures 2 结果与讨论 结合图1和图2可以看出1600℃热处理后 支撑体的断裂韧性和弯曲强度分别达到最大．当热 处理温度低于1200℃时支撑体的断裂韧性和弯曲 强度随金属铝加入量的增加呈先增加后变化不大的 趋势；当热处理温度高于1200℃时支撑体的弯曲 强度随金属铝加入量的增加呈先增加后降低的趋 势．不同的是800℃热处理后支撑体的断裂韧性最 大值出现在金属铝粉加入量为12％的位置而弯曲 强度的最大值出现在16％的位置两者的峰位出现 滞后现象．同样1400℃热处理后支撑体的弯曲强 度和断裂韧性最大值的峰位也出现滞后现象断裂 韧性的峰值出现在16％的位置而弯曲强度峰位出 现在12％的位置其他温度下支撑体的弯曲强度 和断裂韧性的峰值出现在16％的位置．在陶瓷材料 的增韧性研究中材料断裂韧性的提高通常以牺牲 材料的弯曲强度为代价［10］800℃时完全通过添加 韧相来增韧就是如此．表2列出了金属铝粉质量分 数为16％的支撑体在各个不同温度点热处理后的 性能参数． 图2 不同温度下支撑体弯曲强度与铝加入量的关系 Fig．2 Relationship between the bending strength and Al powder content of supports calcined at different temperatures 表2 添加16％Al 粉的支撑体不同温度热处理后的基本性能 Table2 Properties of supports calcined at different temperatures by doping16％ Al powder 热处理 温度／℃ 体积密度／ （g·cm —3） 孔隙率／ ％ 平均孔 径／μm 800 2∙48 31∙2 — 1000 2∙63 25∙4 0∙48 1200 2∙59 34∙4 0∙54 1400 2∙63 31∙7 1∙87 1500 2∙65 35∙4 1∙88 1600 2∙79 29∙7 1∙94 从表2可以看出当金属铝加入量为16％不变 时不同温度热处理后的支撑体的孔隙率几乎都在 30％左右支撑体的孔径大小随着热处理温度的增 加而增加． 为了更好地比较热处理温度对支撑体力学性能 的影响将图1和图2的结果转化为支撑体的力学 性能与热处理温度之间的关系见图3和图4所示． 结合两图可以看出800～1200℃温度范围内支撑 体断裂韧性和弯曲强度几乎保持不变；1200～ 1600℃温度范围内支撑体的断裂韧性和弯曲强度 随着温度的升高而增加．所不同的是当金属铝加 入量为12％时支撑体的断裂韧性随着温度的增加 ·136· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷