爆炸烧结制备α—Al_2O_3/W纳米晶结构复合材料

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氧化铝陶瓷具有耐高温、电绝缘、高耐磨、高硬度、耐腐蚀、抗氧化、化学稳定和低价格等一系列的优异性能,可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷的工作环境,是目前生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一。但陶瓷材料的低韧性、较差的抗热震性和较低的高温强度限制了它在许多领域的应用,陶瓷材料的韧化成为陶瓷研究中的一个核心问题。因此,以氧化铝陶瓷为基体,添加纳米粒子第二相的复合材料成为开发重点,本文选择纳米金属钨和镍作为纳米第二相,采用非均相沉淀法来制备纳米α-Al2O3/W(Ni)复合粉体,并用爆炸烧结法来获得陶瓷/金属复合材料。 本文论述了非均相沉淀法制备纳米α-Al2O3/W(Ni)复合粉体的实验过程,研究了纳米钨、镍的存在对α-Al2O3相转变温度的影响。以Al(NO33·9H2O和(NH42CO3溶液为原料,引入不同 11太原理工大学硕士学位论文体积比的纳米w(Ni)粉,分别制得含5%、10%(vol%)W(Ni)不同体积比的AI(OH)3凝胶沉淀,在lo000C(1100、1150’C)下于真空室中锻烧lh:可获得平均粒径<50nm的a一A12O3/w(Ni)粉体。结果表明:纳米W、Ni均可降低过渡型氧化铝向a型氧化铝的相转变温度,但降低程度不同。1000℃时,含W的纳米氧化铝全部转变为a型氧化铝;而含10Ni%(vol%)的纳米氧化铝在1150℃下才完全转变为。型氧化铝。 爆炸烧结是利用爆炸产生的冲击波对需烧结的粉体加载,使粉体受到冲击,并产生高速运动,在瞬时内运动的粉粒通过碰撞和摩擦使动能转变成热能,从而使粉粒的接触点产生高温发生烧结而形成致密块体。借助于爆炸烧结,可以克服常规烧结的不足,如在爆炸冲击波瞬间高温和高压的作用下,纳米晶粒不会长大。 本实验爆炸烧结后获得了直径为6mm,高为巧mm的纳米a一A12O3/W复合材料,结构致密,晶粒未曾长大。从断口的SEM照片可看出,断裂方式为韧性断裂。
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