纳米陶瓷的特性和烧结方法研究进展(5)

关于纳米陶瓷,简介,成形,特性,研究现状,应用前景,面临问题。

总的烧结动力越大。所以从上面的分析中,我们得知,

超高压能显著增加致密动力。

在高压烧结时,施加压力可促进烧结致密化,并

降低烧结温度,可根据默瑞的热压致密化方程(塑性

流动理论)[28]来解释:

n

c1/31ln=(1- ( 1/34 1/3P)()+(3)1- 3 c

式中: 为终极相对密度; 为材料的表面张

力;n为致密材料球壳单位体积内的孔隙数; c为材

料的屈服极限;P为烧结时施加的压力。由式(3)可

知:当烧结温度不变(即 x一定)时,增加压力P可

提高密度;当压力P不变时,温度升高(即 c减小),

密度也提高;在密度 保持不变时,增大压力P将

使 c增加,即烧结温度降低。压力烧结可以较好地缓解材料致密度与晶粒控制之间的矛盾。图2 致密驱动力和晶粒大小的关系Fig.2 Drivingforcefordensificationasfunctionofgrainsize

4 纳米复相陶瓷

纳米复相陶瓷是指通过有效的分散、复合而使异质相(第二相)纳米粒子均匀弥散地分布在陶瓷基体中

[29]而得到的复合材料。Newnham将纳米复相陶瓷按联缀模式作了如下分类:0 0、0 1、0 2、0 3;1 1、2

1、2 2、2 3;1 3、3 3(数字代表维数,前一数字表示第二相,后一数字表示基体相)。Niihara将纳米复相陶瓷按微观结构分为4类:晶间型 A、晶内型 B、晶内/晶界 C、纳米/纳米复合型 D(见图3)。晶内和晶界型纳米复相陶瓷即纳米级粒子主要分散于基体晶粒内或基体晶界处,它们不仅改变了室温力学性能,如致密化程度、断裂韧性、断裂强度、可靠性,而且也改善了高温性能,如抗蠕变和抗疲劳破坏性等。晶内/晶界复相陶瓷指粒子既弥散在基体晶粒内又弥散在基体晶粒间,可以有效提高其综合性能。纳米

/纳米复相陶瓷是由纳米级第二相和纳米级基体晶粒构成的,它使陶瓷材料增加了一些新功能,如类似于金属材料的可加工性和超塑性等。[4]

图3 纳米复相陶瓷按微观结构分类

Fig.3 ClassificationofceramicnanocompositesaccordingtotheirmicrostructuIe

纳米复合陶瓷的性能较单相陶瓷有大幅度地提高,幅度之大远不同于一般微米级复相陶瓷,这与其微观结构的改变有密切的关系。纳米粒子的种类、数量、晶粒粒径及粒径分布、形貌、晶界、中间相、晶内缺陷、晶间纯度、晶间残余应力等都与性能的改善存在一定的关系。复合材料尤其是氧化物基纳米复合陶瓷的力学性能成倍增加,表明存在不同于微米级复合陶瓷的强韧化机理。新原浩一的研究认为纳米复合陶瓷的强化增韧的方法主要通过以下几种: 弥散相可有效抑制基质晶粒的生长及异常长大; 存在于弥散相或弥散相周围的局部应力,是由基体与弥散相之间热膨胀失配而产生,并在冷却阶段产生位错,纳米粒子钉扎或进入位错区使基体晶粒内产生潜晶界,晶粒发生细化而减弱了主晶界的作用; 纳米级粒子周围的局部拉伸应力

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库纳米陶瓷的特性和烧结方法研究进展(5)在线全文阅读。