本文从氧化铝（Al₂O₃）基陶瓷材料成分设计入手,提出了利用AlTiC中间合金将碳化钛（TiC）弥散到Al₂O₃基体中的过渡液相烧结新方法。探讨了AlTiC中间合金、氧化锆（ZrO₂）、透辉石等颗粒对复合材料的硬度、断裂韧性、抗弯强度、抗热震性和摩擦磨损等性能的影响;建立了材料的硬度、抗弯强度、断裂韧性与AlTiC加入量的关系。通过优化组分配比、制备和烧结工艺,成功开发了新型Al₂O₃基陶瓷喷砂嘴、陶瓷平板、陶瓷空心梁等。 通过加入AlTiC中间合金,把TiC颗粒作为增韧补强相引入到Al₂O₃基体材料中,使TiC颗粒在Al₂O₃基体中能够充分地弥散,不仅显著提高了材料的硬度和断裂韧性,而且降低了烧结温度。在AlTiC中间合金增韧补强Al₂O₃基陶瓷材料基础上,加入适量的ZrO₂,能够与AlTiC中间合金相互协同作用,进一步提高材料的硬度和断裂韧性;加入透辉石作为助剂,材料具有层状结构,晶粒呈针状,透辉石形成的玻璃相不仅可以降低烧结温度,加快烧结过程,抑制晶粒长大,而且能够消除气孔和间隙,有利于材料的致密化;加入少量混合稀土,能够提高渗氮效果,改善材料的力学性能。 当加入的AlTiC中间合金为10Vol.%左右时,材料的硬度、断裂韧性达到最大值,而材料的抗弯强度在AlTiC中间合金加入量为15Vol.%左右时达到最大值。 通过对球磨后混合粉末的显微结构和烧结体的显微结构进行分析,探讨了AlTiC中间合金、ZrO₂等增韧补强Al₂O₃基陶瓷材料的机理。在球磨后的粉料中,仍含有AlTiC中间合金;在烧结过程中,AlTiC中的Al在高温下熔化,浸润Al₂O₃、ZrO₂等固相后,部分与氮气反应生成AlN,剩余部分挥发掉。AlTiC中间合金的加入可以降低Al₂O₃基陶瓷材料的烧结温度,提高材料的断裂韧性。在烧结过程中,AlTiC中间合金中的金属Al,对Al₂O₃基体有很好的润湿效果。与纯Al₂O₃陶瓷材料相比,新型Al₂O₃基陶瓷复合材料的组成颗粒更加细小,说明AlTiC中间合金对Al₂O₃的细化作用显著。AlTiC中间合金的加入不仅抑制了晶粒异常长大,减小了晶粒尺寸,同时也促进了晶粒大小的均匀化。 通过对材料宏观与微观结构设计及组分与工艺的优化,提高了Al₂O₃基陶瓷材