Al2O3陶瓷論文：NiTi形狀記憶合金增韌Al_2O_3陶瓷的研究

1、AI2O3陶瓷論文：AI2O3陶瓷NiTi合金 增韌 復合陶瓷【中文摘要】陶瓷因具有高強度、高硬度、耐磨性、耐腐蝕性、 電絕緣性等特性，被廣泛地應用在日常生活、工業(yè)生產以及高科技領 域,但韌性低一直是阻礙其進一步應用的重要原因。因此,對于如何改善陶瓷的韌性和制備具有非常重要的意義。多年來，人們通過各種增 韌手段來改善陶瓷的韌性，常用的增韌方式有顆粒彌散增韌、纖維和 晶須增韌、氧化鋯相變增韌、復合增韌與自增韌等。目前，NiTi形狀記憶合金因具有豐富的相變現(xiàn)象，已廣泛應用在航天航空、建筑、生 物醫(yī)學及日常生活等領域。本文選用氧化鋁陶瓷為基體,NiTi合金顆粒為第二相，將其復合到氧化鋁陶瓷基體中，利

2、用NiTi合金的馬氏體 相變（形狀記憶效應和超彈性均是由其來體現(xiàn)）改善氧化鋁陶瓷的韌 性。本文采用CMT5105型微機控制電子萬能試驗機研究了NiTi合金 對氧化鋁陶瓷抗彎強度和斷裂韌性的影響；采用HD-1875型布洛維硬度計研究了復合陶瓷硬度；采用X射線衍射儀研究了復合陶瓷的物相 組成；采用掃描電子顯微鏡對復合陶瓷材料的斷口形貌進行觀察分析 并對增韌機理進行探討。本文利用機械合金化法制備非晶NiTi合金粉末，經晶化處理后，使其均勻分散到氧化鋁陶瓷基體中，采用熱壓燒 結工藝，在1300C和1400C的燒結溫度下制備復合陶瓷。同時選用等 原子比的NiTi合金加入到氧化鋁陶瓷基體中，在13000C

3、的燒結溫度 下制備復合陶瓷；與相同溫度下加入機械合金化制備NiTi合金的復合陶瓷的性能作對比。研究表明：利用機械合金化法可制得非晶NiTi合金粉末，晶化處理后可得到晶體結構為體心立方的NiTi合金；將晶化處理后得到的合金粉末加入到氧化鋁陶瓷基體中，在1300C和1400C燒結溫度下制備復合陶瓷，隨著加入合金含量的增加，復合陶 瓷的抗彎強度和斷裂韌性均有明顯的提高。將等原子比的NiTi合金加入到氧化鋁陶瓷基體中，在1300C的燒結溫度下制備復合陶瓷，隨 著NiTi合金含量的不斷增加，復合陶瓷的力學性能也不斷地提高，但 硬度變化不大；與1300C的燒結溫度下加入機械合金化制備NiTi合金的復合陶瓷

4、的性能相比，加入等原子比的NiTi合金的復合陶瓷的 性能較好,這主要是因為在混料過程中，延長了混料時間，使合金在試 樣中的分散性得到改善，提高燒結試樣的致密度，從而提高復合陶瓷 的強度和韌性。研究結果表明：受到外力的作用時，復合陶瓷中的NiTi合金發(fā)生應力誘導相變，相變過程中產生的體積膨脹會消耗裂紋擴展 的能量,抑制裂紋擴展并使裂紋發(fā)生偏轉，提高復合陶瓷斷裂韌性；同 時NiTi合金顆粒的橋聯(lián)作用可抑制裂紋的繼續(xù)擴展，改善陶瓷韌性。【英文摘要】Ceramic has high strength, high hardness, wear resistanee, corrosi on resista

5、 nee, electrical in sulatio n features, so it is widelyused in daily life, i ndustrial production and high-tech fields, but theroadblock to its applicati on is poor fracture tough ness. Therefore, how toimprove ceramic tough ness and preparatio n has the extremely vitalsignificance.Over theyears, th

6、e people through varioustoughe ning methods to improve ceramic tough ness. The com montoughening methods have particle dispersion toughening, fiber andwhisker toughe ning, zirc on ia phase tra nsformatio n toughe ning,composite toughe ning and self-toughe ning, etc.At present, because NiTishape memo

7、ry alloy with rich phase transition phenomenon, so it iswidely used in aerospace, architecture, biomedical and daily life, etc. Thispaper selects alumina ceramics as substrate, NiTi alloy particles as thesec ond phase composite to alumi na ceramic substrate.Through the NiTi alloy martensite transfor

8、mationto improve thecharacteristics of alumi na ceramic tough nessn this paper, the effect ofNiTi alloy on alumina ceramic flexural strength and fracture tough nesswere tested with a CMT5105Electromecha nical uni versal testi ng machi ne;A HD-1875 hard nesstesti ng mach ine was employed to test the

9、hard ness of the compositeceramic;this paper researched the phase compositi on of composite;bysca nning electr on microscope to observe and an alyze the fracturemorphology of ceramic materials, and discuss the toughe ning mecha nism.This paper prepared amorphous NiTi alloy powder by mecha ni calalloyi ng. After the crystallization processin