氧化鋁陶瓷配件制作及其性能分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)材料的高溫力學(xué)性能測試是無機非金屬材料研究的難題之一?？萍疾坑?011年批準(zhǔn)設(shè)立重大科研儀器設(shè)備專項，旨在研制測試材料高溫力學(xué)性能的專用儀器。本課題的任務(wù)是為此專項擬研制的超高溫氧化試驗系統(tǒng)提供部分耐高溫陶瓷配件。為此，需要設(shè)計出耐高溫陶瓷配件的圖紙，并依照圖紙制作高溫陶瓷配件，且對其高低溫循環(huán)使用及長時間高溫下使用時的熱疲勞進(jìn)行分析。項目的研究結(jié)果將為超高溫氧化測試系統(tǒng)配件的選用、使用條件的確定、循環(huán)使用次數(shù)的限制等提供依據(jù)，以促

2、進(jìn)儀器的正常穩(wěn)定運行、提高儀器的效能、延長儀器的壽命。
　　 本實驗制作了氧化鋁陶瓷配件和試件并對其性能進(jìn)行分析。氧化鋁陶瓷配件的制作過程分為:配件與測試件的設(shè)計、模具的設(shè)計與制作、Al2O3陶瓷原料的加工、坯體成型、燒結(jié)成瓷等過程。氧化鋁陶瓷配件的性能分析主要有:Al2O3陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)分析、掃描電鏡分析、力學(xué)性能分析和抗熱震性分析等。實驗分別采用干壓成型和等靜壓成型兩種成型方法壓制Al2O3陶瓷坯體，分別在1650℃和163

3、0℃下燒結(jié)，制成含98％Al2O3陶瓷、摻納米粉Al2O3陶瓷及95瓷配件;并在完全相同條件下同時制作符合測試標(biāo)準(zhǔn)要求的試件，對它們的性能進(jìn)行表征。
　　 采用干壓成型制作的含98％Al2O3陶瓷試件及摻納米粉試件的常溫彎曲強度可達(dá)310MPa以上。含98％Al2O3陶瓷在1000℃和1350℃的高溫彎曲強度分別為157 MPa和117 MPa。95瓷試件的常溫彎曲強度較低，為239MPa。采用等靜壓成型制作的Al2O3陶瓷試件

4、的常溫彎曲強度為232 MPa，1550℃高溫蠕變率僅為萬分之一，在0.2 MPa荷重下的軟化溫度高于1700℃。
　　 在一定溫度范圍內(nèi)，對Al2O3陶瓷試樣進(jìn)行高溫實驗，并測試其實驗后的彎曲強度。隨著溫度升高或保溫時間延長，彎曲強度有增大的趨勢。實驗制作的氧化鋁陶瓷配件可經(jīng)歷一次或多次200℃熱震，強度衰減不明顯。但經(jīng)歷溫度高于250℃熱震試驗后，試件的彎曲強度會大幅降低。熱震次數(shù)增加時，強度衰減不明顯。因此Al2O3陶瓷配