论文部分内容阅读
随着科学技术的不断发展,各个领域对材料的要求也在不断提高。传统材料已经越来越无法满足需要,材料的复合化是提高其原有性能的一条良好途径。作为三大材料之一的陶瓷材料,如何解决其固有的脆性是陶瓷基材料复合的关键。目前,陶瓷基材料的复合增韧方法很多,并且取得了很大的成果。但是采用钢纤维作为增强相联合其他增韧因素协同增韧陶瓷基复合材料的研究还比较少见。本文采用了较成熟的陶瓷基体al2O3-ZrO2-TiO2,加以少量的BN和黏土作为助剂,以钢纤维为增韧相,以一定的升温制度在1200℃下烧结制备钢纤维增韧陶瓷基复合材料。分别从成型因素（包括粘结剂和成型压力）、主基体配比、粉料粒径等方面入手,通过一定的测试分析手段讨论了陶瓷基体因素对钢纤维增韧陶瓷基复合材料性能的影响。陶瓷主基体中物质之间的互相作用,粉料粒径的大小都对材料性能好坏起到一定程度的影响。最后实验结果为,在确定成型因素并且选择了适当粒径的Al2O3（50μm）后,当Al2O3-ZrO2-TiO2质量比为50∶15∶15时,材料有相对较好的性能,最高抗压强度和抗弯强度分别为273.62MPa和73.68MPa,此时钢纤维的含量为10%（wt%）。在确定陶瓷基体的基础上提高钢纤维的含量,分析讨论钢纤维对材料增强机理。发现随着钢纤维含量的增加,材料的力学性能有一个先上升后衰减的过程;同时,长径比大的钢纤维增强效果要好于长径比小的钢纤维。当钢纤维含量为24%（Wt%）时,材料的力学性能最好,抗压强度和抗弯强度分别达到364.56MPa和103.54MPa。将钢纤维的含量从24%（Wt%）减少到18%（wt%）,然后分别添加6%（wt%）的Cu、Ni、Fe、Fe3Al粉末。发现,添加不同的金属粉末都能使材料的性能得到一定的提升。其中,添加Fe粉的效果最好,材料的抗压强度和抗弯强度分别达到了435.68MPa和127.47MPa。各金属粉末在一定程度上加强了钢纤维和陶瓷基体的界面结合力,提高了材料的性能。部分弥补了钢纤维和陶瓷基体相容性差的缺点。