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凝固氧化物共晶陶瓷具备优良的高温性能,且具备耐腐蚀、抗氧化、高强度、高硬度等性能受到广泛关注,成为新一代超高温结构材料的候选者之一,在超高温航空航天发动机上具有重要应用前景。实验采用高频感应区熔法凝固制备了 Al2O3/YAG共晶陶瓷。主要实验工作和结论如下:(1)预烧结体制备与表征。通过对预烧陶瓷的致密度、显气孔率、物相分析以及XRD谱图的分析,确定最佳的烧结参数。成型压力为20MPa,球磨速率为700rad/min球磨时间为5h,烧结温度1500℃,保温时间2h。在该条件下烧结的陶瓷体积密度为3.91g/c3,显气孔率为3.15%,硬度为8.52GPa,断裂韧性为2.19MPa·m1/2。(2)共晶陶瓷制备与表征。经过分析模拟石墨坩埚、钼坩祸和钨坩埚的加热过程中的固液界面和温度梯度,结合实际试验,确定使用尺寸为内径10mm,壁厚2mm的钨坩埚进行定向凝固实验,区熔温度确定为为2100℃,坩祸行走速率为0-1Omm/h,确定了碟状线圈为感应线圈,线圈匝数为三匝。(3)共晶陶瓷微观形貌特征。通过XRD分析,可知共晶陶瓷组成相与预烧结陶瓷组成相一致,都是单晶相Al2O3和YAG相组成,没有其他新相生成。通过SEM和EDS可知,共晶陶瓷呈现不规则的形貌,YAG相为基体相,Al2O3相镶嵌分布在其周围。(4)生长速度对共晶陶瓷微观形貌和力学性能的影响。随着生长速度的提高,共晶陶瓷微观组织逐渐细化,经测量计算,λ2v=80,符合λ2v=constant;随着生长速度的提高,共晶陶瓷力学性能逐渐增加,得到共晶陶瓷的最高硬度为16.14GPa,最高断裂韧性达到3.10MPa·ml/2,分别为预烧结陶瓷的1.89倍和1.42倍,气孔和界面非晶相的消失以及单晶相有效提高了材料的硬度和断裂韧性.(5)加入ZrO2形成的Al2O3/YAG/ZrO2三元共晶陶瓷由A1203、YAG和Zr02三相组成,呈现典型的不规则微观结构。采用压痕法计算其硬度和断裂韧性,结果表明,Al2O3/YAG/ZrO2三元共晶陶和二元共晶的硬度变化不大,但断裂韧性有所提高。主要是由于ZrO2的加入,异相界面的产生和共晶相热膨胀系数的不匹配阻止裂纹的扩展,从而提高高韧性。