【摘 要】
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传统的Al2O3/Fe金属陶瓷具有低密度、高强度等特性,在密封切削等领域应用广泛,但Fe与Al2O3之间润湿性较差限制了其进一步发展。针对此问题采用原位反应热压烧结工艺,通过引入第三相Fe2O3颗粒,优化粉体粒度及烧结参数,可有效改善金属Fe与陶瓷相之间的润湿性,实现相同条件下烧结致密化,并获得良好的力学性能。针对Fe/Fe2O3/Al2O3原料体系的热压反应烧结制备铁基金属陶瓷,探究了配比对烧成
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传统的Al2O3/Fe金属陶瓷具有低密度、高强度等特性,在密封切削等领域应用广泛,但Fe与Al2O3之间润湿性较差限制了其进一步发展。针对此问题采用原位反应热压烧结工艺,通过引入第三相Fe2O3颗粒,优化粉体粒度及烧结参数,可有效改善金属Fe与陶瓷相之间的润湿性,实现相同条件下烧结致密化,并获得良好的力学性能。针对Fe/Fe2O3/Al2O3原料体系的热压反应烧结制备铁基金属陶瓷,探究了配比对烧成样品结构与性能的影响。将不同配比的混匀粉体进行XRD分析,显示未出现新相,确保了烧结前的无反应性混匀。烧结成型块体的断口形貌显示,形貌在粉体质量比Fe:Fe2O3:Al2O3为6:1:2时较佳;对不同配比的成型块体进行XRD分析,显示均仅存在Fe相和Fe Al2O4相。综合微观形貌及力学性能,原始粉体的质量比选定为6:1:2较为合理,该配比下成型块体的Fe相与Fe Al2O4相各占材料的50%体积分数。对不同粉体粒度、烧结温度、烧结压力、保温时间所对应成型块体的断口形貌进行分析,显示形貌分别在1μm-500nm-1μm、1400℃、30MPa、120min条件下孔隙率较低、相间润湿性高且穿晶断裂明显。能谱显示Fe向Fe Al2O4晶粒中发生了扩散,XRD分析显示材料均仅存在Fe相和Fe Al2O4相,微观形貌及力学性能在上述参数下较为理想。对比了最佳参数下Fe/Fe2O3/Al2O3原料体系所制备的Fe Al2O4/Fe与Al2O3/Fe金属陶瓷的形貌及性能,显示Fe Al2O4/Fe金属陶瓷较Al2O3/Fe金属陶断口孔隙率低、相间润湿性高且穿晶断裂明显,形貌质量较佳;相对密度、维氏硬度、弯曲强度同比高出1.4%、18.2HV5、10.7MPa。图44幅;表5个;参51篇。
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