论文部分内容阅读
CePO4／ZrO2复合材料是一种新型的可加工陶瓷，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。这种复合材料界面结合较弱，便于加工时裂纹沿弱界面的形成和连接。因而，可以用传统的金属加工方法对其进行加工，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。但是目前对该体系的研究还比较少，有待进一步完善。 本文利用机械方法将Ce-ZrO2和（Ce，Y）-ZrO2分别与不同含量的CePO4混合，采用干压成型和等静压成型，然后在不同温度下无压烧结。主要研究内容如下：不同磷酸铈含量（15％-35％）的材料，在不同温度下（1400℃-1600℃）烧结后，对其硬度、抗弯强度、断裂韧性进行了分析对比。与CePO4／（Ce，Y）-ZrO2材料相比，CePO4／Ce-ZrO2材料的力学性能有较大幅度的提高。对于CePO4／Ce-ZrO2，在实验范围内可以认为：1550℃烧结后，25％磷酸铈含量为最佳含量，最佳综合力学性能为：硬度7.06GPa、抗弯强度457.05MPa、断裂韧性9.47MPa·m1／2。对于CePO4／（Ce，Y）-ZrO2，成型压力为100MPa时的力学性能好于11.3MPa。 利用XRD、SEM和探针表征了材料的微观结构。结果表明，复合材料在烧结过程中出现了新相，这是由于在高温烧结过程中发生了固相化学反应。磷酸铈在氧化锆基体中分布比较均匀。材料的断裂方式为沿晶和穿晶的混合断裂，并且有晶粒拔出。由于磷酸铈和氧化锆两相间形成了弱结合，使连续的长且直的裂纹转变为不连续扩展的裂纹，受到外力作用后首先在弱结合处产生微裂纹。 应用可加工指数来表征陶瓷材料的可加工性能。可加工指数不仅反映了材料的可加工性，还反映了材料的力学性能。当磷酸铈含量为25％，烧结温度为1550℃，材料的可加工指数达到最好，并且材料CePO4／Ce-ZrO2比CePO4／（Ce，Y）-ZrO2的可加工指数大。通过磨削加工分析可知，加入磷酸铈后，材料磨削表面残留的犁沟纹路变粗，总是伴随着大量的微开裂，而且在微开裂区晶粒群体脱落，脱落区呈岛状分布。 研究表明，有两种断裂机制与上述陶瓷的可加工性相关：磷酸铈的层