納米復合陶瓷
2005-06-16
來源:xxj
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本網訊:納米復合陶瓷的研究始于80年代中期,十幾年來一直成為材料科學者關注的焦點。
納米復合,從物理觀點看是呈低維狀態(tài)材料的復合,在納米復合中可利用物質低維特性,大幅度改變材料的能態(tài)。通過對材料納米非均勻性的調整與控制得到不同大小和方式的超微復合結構,使材料的力學性能大幅度提高。各國學者已發(fā)現(xiàn)納米復合陶瓷從本質上改善了陶瓷的韌性、強度、抗熱沖擊等性能,并使材料的高溫性能和可塑性大大提高。
莫來石陶瓷具有很好的高溫抗蠕變性,高溫強度不退化,化學穩(wěn)定性好等特點,莫來石作為高溫材料具有廣泛的應用前景。許多學者對莫來石基納米復合材料的制備進行了廣泛的研究,并取得了很大成效。
?。梗澳甏?,Y·Sakka等采用膠態(tài)成型和反應燒結方法制得Mullite /Al2O3/SiC納米陶瓷。是將微米級SiC和Al2O3以膠態(tài)形式分散和固化
形成均勻混合的致密坯體,再將坯體氧化處理使SiC粒子部分氧化至其粒徑減少到納米尺寸的晶核為止,氧化生成的SiO2與包裹在SiC表面的Al2O3反應生成mullite。坯體經常壓燒結便能獲得納米陶瓷。
采用該方法主要優(yōu)點是:1、起始原料不必進行研磨處理便可以達到納米尺寸粒子,可避免處理過程中雜質的引入。
?。病⒁蚍磻獰Y中體積膨脹,使燒成收縮減小。
3、氧化過程中形成的SiO2作為一種過渡液相起到促進燒結的作用,可采用無壓繞結的方法在較低溫度下獲得致密燒結的納米復合陶瓷。
對莫來石基納米材料的研究著重于研制將納米第二相分散于莫來石基質中獲得晶內或晶界納米復合陶瓷,已發(fā)現(xiàn)其力學性能、高溫性能等有突變現(xiàn)象。
分散相在基體中的作用主要體現(xiàn)在以下幾方面:
?。奔{米分散相抑制了基質晶粒長大,減少了異常晶粒生長。
?。惨驘崾湓诜稚⑾鄡炔炕蛑車a生的局部應力在冷卻過程中產生位錯,納米粒子的釘扎及位錯堆積在基體中形成的亞晶界有利于強度提高。
?。吃诩{米粒子周圍產生的應力可引發(fā)沿晶斷裂,另外由于硬質粒子存在使裂紋偏轉,韌性提高,材料的高溫力學性能也有很大提高。
?。丛诟邷貢r,納米SiC粒子釘扎位錯,使高溫機械性能如硬度、強度、抗蠕變性等得到改善。
納米陶瓷已經歷了十幾年的發(fā)展,莫來石基納米陶瓷僅作為其中的一例。要充分開發(fā)莫來石基納米陶瓷的潛力,有許多問題還有待進一步探索和研究。例如,納米陶瓷的燒結動力學,納米陶瓷的強韌化機理及超塑性等都需作更深入的研究。
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