放电等离子烧结制备高强度及高硬度ATZ陶瓷

摘要

20 wt.%Al_(2)O_(3)与80 wt.%3Y-ZrO_(2)复合陶瓷(ATZ陶瓷)具有优异的室温与高温力学性能以及良好的抗水热老化性能。通过放电等离子烧结制备出具有超高强度以及高硬度的ATZ陶瓷,深入研究了其致密化过程和强韧化机理。结果表明,在力电耦合作用下,放电等离子烧结制备的高性能ATZ陶瓷具有极少的缺陷,经过工艺优化后弯曲强度和维氏硬度分别高达1767 MPa和14.5 GPa,最佳烧结温度为1450℃,在该温度下烧结材料的平均晶粒尺寸为298 nm,透射扫描电镜(TEM)可观察到高密度特殊半共格晶界或共格晶界结构,这种特殊晶界结构以及晶粒细小是ATZ陶瓷超高强度以及高硬度的重要原因。