ZrO2/Ni梯度复合材料的制备及其抗热震性能研究

 
 
 
正航仪器设备有限公司从本周起，开始了长时间的试验，本文以ZrO2粉和Ni粉为原料，采用真空热压烧结法制备了ZrO2/Ni梯度复合材料，分别采用XRD、SEM等分析手段和三点弯曲等力学方法对ZrO2/Ni梯度复合材料的显微组织和力学性能进行了分析和测定，主要研究成果如下：
制备ZrO2/Ni梯度复合材料的较优工艺为：在真空气氛、压力25MPa、烧结温度1200℃下保温1h。在此工艺条件下制备的ZrO2/Ni梯度复合材料内部各层之间结合紧密，且有较好的力学性能，其致密度、断裂韧性与抗弯强度均达到，分别为98.36%、11.7MPa·m1/2和970.40MPa。ZrO2/Ni梯度复合材料的显微硬度从纯Ni层到纯ZrO2层之间是呈梯度变化的，在纯Ni层到纯ZrO2层之间由于成分呈梯度变化，使材料的显微硬度在材料内部没有发生突变。

XRD分析结果表明，ZrO2/Ni梯度复合材料在烧结过程中未形成ZrO2和Ni的化合物；SEM能谱线分析表明，烧结过程中ZrO2/Ni梯度复合材料各层的界面有扩散层形成。抗热震试验结果表明，热震后1200℃烧结的试样抗弯强度，达到270.27MPa，是其抗热震前抗弯强度的28%，说明烧结温度为1200℃时制得试样的力学性能和抗热震性能均非常优异。
ZrO2/Ni梯度复合材料由于内部成分的梯度变化，缓和了材料内部应力，层与层之间的界面结合较为紧密，在多次热循环后，没有出现剥落现象。断口的SEM观察发现，ZrO2/Ni梯度复合材料内部各层之间结合紧密，断裂方式为ZrO2脆性断裂和Ni韧性断裂的混合断裂方式。抗热震试验后材料的断裂方式没有发生变化，因为试样内部存在热应力，在受到外力作用时内部裂纹极易扩展，Ni层韧窝含量减少，ZrO2含量高的各层断口更为平坦。http://www.zhenghang88.cn