可加工Ce-ZrO<,2>/CePO<,4>陶瓷材料的制备与表征

孙勇

中国海洋大学

摘要：

把具有层状结构的CePO<,4>加入到Ce-ZrO<,2>陶瓷基体中以提高其可加工性，使其可以用传统的金属加工方法进行加工，突破了陶瓷在加工性能上的限制，使陶瓷材料具有更加广阔的应用前景。这种复合陶瓷具有良好的化学相容性，其熔点高，在氧化气氛下具有优异的稳定性。
试验采用机械混合分散法制得了不同组分的CePO<,4>/Ce-ZrO<,2>复合粉体。在模具中加190MPa的压力干压成型，然后，在不同的温度下采用无压烧结工艺进行烧结。相对密度与SEM的检测结果表明，本次实验得到的复合陶瓷大都烧结情况良好，成分分布均匀，晶粒粒度均匀。仅1400℃度烧结的试样中有少量气孔，1450℃以上烧结的试样相对密度在96﹪以上。
本文详细分析了烧结温度与组分对材料力学性能和可加工指数的影响。可加工指数通过断裂韧性和硬度的值获得，它不仅反映材料的可加工性，还反映了材料的力学性能。结果表明，在1500℃到1550℃之间烧结的Ce-ZrO<,2>/CePO<,4>陶瓷试样，其相对密度、力学性能、可加工指数都有较高值。烧结温度在此范围内，材料在具有可加工性的同时保持了较高的力学性能。硬度随着CePO<,4>含量的增加而降低；抗弯强度、断裂韧性和可加工指数均在CePO<,4>．含量为25wt﹪时达到最大值。
结合材料的微观结构和力学性能对材料的可加工机理进行了研究和分析。从断面的微观结构中我们可以看到有较大颗粒CePO<,4>的层片状开裂，氧化锆大都是沿晶断裂。随着CePO<,4>含量的增多，层状开裂增多，加工后损伤减小。CePO<,4>/ZrO<,2>复合陶瓷可加工性能产生的原因主要有两个：CePO<,4>的层片状开裂和CePO<,4>、ZrO<,2>晶粒之间的弱结合。这是导致CePO<,4>/ZrO<,2>复合陶瓷易于加工的主要原因。

关键词：可加工陶瓷;力学性能;加工指数;层状结构;复合陶瓷

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：材料物理与化学

导师姓名：王昕

学位年度：2007

语种：中文

分类号：TB383;TQ174.758.22

页数：53

在线出版日期：2007-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）