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摘要
以3μmα-Al2O3为主要原料,辅以纳米Al2O3、ZrO2和TiC等原料,工业废渣——高炉渣为助烧剂,热压烧结制备ZTA/TiC复合陶瓷。利用XRF、XRD、DSC、SEM、三点弯曲试验和维氏压痕等表征手段,研究了原料组成和烧结温度对复合陶瓷物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:15%(质量分数,下同)纳米Al2O3及5%纳米TiC的加入有利于复合陶瓷力学性能的提升,烧结温度为1 650℃时,材料的抗弯强度和断裂韧性分别为510 MPa和6.58 MPa·m1/2,沿晶断裂与穿晶断裂同时存在,使复合陶瓷有较好的综合性能。添加质量分数为4%的高炉渣,1 550℃热压烧结30 min,得到的ZTA/TiC复合陶瓷相对密度为99.5%,抗弯强度和断裂韧性分别为555 MPa和5.20 MPa·m1/2,比相同温度下未添加高炉渣时的性能优良。烧结时高炉渣产生的液相可促进Al2O3棒晶生长并降低烧结温度;同时由于其析晶特性,陶瓷基体中的玻璃相减少,陶瓷强度提高。
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