本研究采用超重力下燃烧合成技术,制备出大体积凝固态Al2O3-ZrO2(4Y)共晶复合陶瓷。通过对陶瓷宏观缺陷的分析,提出采用保温措施,并发明自挤压工艺辅助超重力下燃烧合成技术进行材料制备,达到了消除材料宏观缺陷、提高陶瓷成形质量与致密性的目的。通过XRD、SEM与EDS分析,并结合经典凝固理论,提出Al2O3-ZrO2(4Y)小平面-小平面共晶生长模式,从而得到ZrO2四方相微纳米纤维呈120 均匀对称镶嵌于Al2O3基体的不规则共晶团组织。通过自挤压辅助超重力下燃烧合成工艺研究,发现增大超重力或自挤压力,均使陶瓷共晶团组织细化,且玻璃相体积分数和共晶团边界区厚度也明显降低,但两种组织细化机制略有不同。通过调整ZrO2组分含量,分别制备出亚共晶成分、共晶成分和过共晶成分复合陶瓷,且陶瓷中可相变的ZrO2四方相体积分数随着ZrO2组分含量的增加而增大。通过对超重力下自挤压辅助燃烧合成进行正交设计,得出共晶复合陶瓷的最佳工艺参数为超重力250g、SiO2添加量6wt%和绝热燃烧温度3250K。
英文主题词Al2O3-ZrO2(Y2O3) composite ceramics; combustion synthesis; high gravity; self-pressing; solidification behavior