Al2O3陶瓷及复合材料超塑性的研究.pdfVIP

中国陶瓷工业 CHINACERAMICINDUSTRY V01．13。No．2 2006年4月第13卷第2期 Apr．2006 文章编号：1006—2874(2006)02—0028—05 A1203陶瓷及其复合材料的超塑性研究 杨斌，·2张小珍。 摘要陶瓷材料的超塑性是细晶多晶陶瓷在高温下的固有属性。本文提出了陶瓷材料超塑性产生的条件、特征和变形机制。综 述了国内外仙o，陶瓷及其复合材料超塑性研究的必威体育精装版进展，最后指出了今后A120，陶瓷材料超塑性研究发展方向。 关键词舢：o，陶瓷，复合材料，超塑性，形变机制 74．75*8．11 中周分类号：TQl 文献标识码：A 1前言 2陶瓷超塑性的特征与形变机制 氧化铝陶瓷由于具有耐高温、高强度、高硬度、耐磨性以 陶瓷超塑性是等轴细晶多晶材料的一种变形方式，其特 及优异的化学稳定性等性能，目前已成为世界上产量最大，应 征是低应力下显示出大的延伸率，其主要变形机理是晶界滑 用面最广的结构陶瓷材料之一。氧化铝陶瓷同其它陶瓷材料 移。由于至今还没有发现陶瓷材料具有高拉伸延展性的相变 一样，由于结构和键性的原因，滑移系统少，位错产生和运动 超塑性，所以就技术应用来说，结构超塑性才是最重要的[71。 困难，而且有沿晶界分离的倾向，它在本质上是一种脆性材 结构超塑性又称细晶超塑性，能产生结构超塑性的陶瓷材料 料，在常温下几乎不产生塑性形变，导致加工困难，加工费用 包括离子键多晶体和共价键多晶体、单相陶瓷和多相复合陶 高，并且难以保证质量。为了扩大A120。陶瓷的应用范围，必瓷，其中以Y-TZP最为典型。 须更好地解决～20。陶瓷的加工与成形工艺问题，由此产生 产生超塑性变形的两个先决条件是嘲：(1)拉伸塑性稳定 了魅q陶瓷的超塑性研究。 性，即不过早产生明显颈缩；(2)有效压制空洞和晶界分离。晶 已经证实，一些细晶陶瓷材料在较高的温度下，可以具有 体材料要具有超塑性还必须具备以下重要要求同：(1)由于超 一定的塑性。超塑性指的是多晶陶瓷在拉应力下显示异常高 塑性过程受扩散控制，因此实验温度应足够高，以便扩散足够 的延伸率的能力，断裂前无明显颈缩发生。陶瓷材料超塑性研 快。实际试验温度通常要达到材料熔化温度一半以上；(2)晶粒 究的起步要比金属晚得多，1986年日本名古屋工业技术研究 所的FumihinoWakai等t1]首先发现并报道了多晶陶瓷的拉伸 超塑性，他们发现了晶粒尺寸为300hm的3m01％Y20,，稳定四 延伸率 方相Zr02(3Y-TZP)多晶体能产生大于120％的均匀拉伸形 变，同年在另一份报告脚中获得大于160％的延伸率，并提出了 陶瓷超塑性成形的新概念。从此，引起了世界各国对超塑性的 皇 广泛研究。除Y-TZP材料外，A120。、Y-TZP／A120。复相陶瓷、 妄 域 莫来石、si抖4和SiC、Si抖广SiC复合材料、Calo(P04)6(OH)2、 林 z向。强化多铝等陶瓷材料也被发现具有不同程度的超塑性 斌 嘲。利用陶瓷的超塑性可以通过超塑性成形来制造陶瓷零件， 如超塑性成型扩散连接、超塑性烧结锻造等。另一方面，超塑 性变形在应力辅助烧结过程，如热等静压、热压烧结中也有着 真实应变／8 重要的作用