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本文综述了AlON、MgAlON材料及其复合材料的国内外研究现状,结合我国丰富的矾土资源优势,开展了对矾土基MgAlON复合刚玉(Al2O3-矾土基MgAlON)材料的制备、性能与结构方面的初步研究工作。 系统研究了几种工艺因素对加入预合成矾土基MgAlON或直接反应烧结制备Al2O3-MgAlON材料的烧结性能和高温性能的影响,得出了较佳的制备工艺参数:以电熔刚玉为骨料,在基质中加入10~20%的矾土基MgAlON细粉、1.5%的烧结剂Y2O3、氮气气氛下1500℃(1200℃保温2h)烧成6h,可以制备出烧结性能和高温强度较好、3次热震后强度大幅度提高的Al2O3-MgAlON复合材料。 利用铝热氮化反应,基质中分别采用矾土或氧化铝为主要原料,在稳定剂MgO的作用下,于烧结过程中同时完成MgAlON的合成反应,制备出矾土基或氧化铝基反应烧结Al2O3-MgAlON复合材料,后者的烧结性能较前者好;反应烧结材料的性能基本达到加入预合成MgAlON材料的性能。 矾土基和氧化铝基MgAlON复合Al2O3材料的强度-温度曲线属于Ⅰ类曲线,且高温(≤1450℃)时的强度均高于常温强度;矾土基和氧化铝基MgAlON复合Al2O3材料的强度峰值对应的温度点分别为1200℃和1100℃。 矾土基MgAlON复合刚玉材料的抗氧化性优于矾土基MgAlON的抗氧化性;同样工艺条件制备的氧化铝基MgAlON复合刚玉材料的抗氧化性优于矾土基MgAlON复合刚玉材料的抗氧化性;两种材料在氧化过程中均形成致密保护层,有利于提高材料的抗氧化性。 矾土基MgAlON复合刚玉材料的抗水化性远优于AlN的抗水化性;采用反应烧结法或直接加入预合成MgAlON烧结法制备的矾土基MgAlON复合刚玉材料,块料的抗水化性均优于粉料的抗水化性;反应烧结法制备材料的抗水化性优于加预合成矾土基MgAlON制备材料的抗水化性。 综合各项性能,矾土基MgAlON复合刚玉材料,尤其是反应烧结矾土基MgAlON复合刚玉材料的性能优良,并接近于氧化铝基MgAlON复合刚玉材料的性能,同时具有成本低、工艺简单的优势,在某些条件下可望代替氧化铝基MgAlON复合刚玉材料使用,具有良好的开发和应用前景。