先進結(jié)構(gòu)陶瓷及其復合材料

0 緒論1 0.1先進結(jié)構(gòu)陶瓷1 0.1.1概述1 0.1.2先進結(jié)構(gòu)陶瓷的評價技術(shù)及發(fā)展趨勢5 0.1.3結(jié)構(gòu)陶瓷研究需要考慮的問題6 0.2陶瓷復合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢7 0.2.1陶瓷復合材料的研究現(xiàn)狀7 0.2.2陶瓷復合材料的發(fā)展趨勢7 0.2.3陶瓷復合材料的剪裁與設計8 0.2.4納米陶瓷復合材料8 參考文獻8 第1章 氧化鋯陶瓷概述9 1.1氧化鋯陶瓷的類型、性能、特點及應用9 1.1.1氧化鋯增韌陶瓷13 1.1.2部分穩(wěn)定氧化鋯13 1.1.3四方氧化鋯多晶體14 1.1.4氧化鋯超塑性陶瓷14 1.1.5氧化鋯傳感器（PZT壓電陶瓷）15 1.1.6氧化鋯高溫發(fā)熱體16 1.1.7氧化鋯離子導電材料16 1.1.8氧化鋯及磷酸鋯生物陶瓷16 1.1.9氧化鋯壓電襯槽16 1.2氧化鋯陶瓷的組成與性能的關(guān)系17 1.2.1氧化鋯添加含量對復合體基體力學性能的影響17 1.2.2氧化鋯增韌陶瓷微觀結(jié)構(gòu)與斷裂行為的關(guān)系17 1.3氧化鋯陶瓷的發(fā)展趨勢及存在問題18 1.3.1Y-TZP陶瓷的缺陷18 1.3.2改進措施22 1.3.3氧化鋯陶瓷的應用23 1.3.4氧化鋯陶瓷的發(fā)展趨勢27 參考文獻29 第2章 氧化鋯陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能33 2.1晶體結(jié)構(gòu)33 2.2陶瓷晶體結(jié)合類型與負電性35 2.2.1晶體的結(jié)合能35 2.2.2陶瓷晶體結(jié)合的基本類型及特性36 2.3氧化鋯陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能39 2.3.1單晶ZrO2的晶體結(jié)構(gòu)、多型體40 2.3.2氧化鋯陶瓷的性能和應用41 參考文獻42 第3章 氧化鋯陶瓷制備工藝43 3.1氧化鋯陶瓷的原料及提煉方法43 3.1.1氯化和熱分解法43 3.1.2堿金屬氧化物分解法43 3.1.3石灰熔融法43 3.1.4等離子弧法43 3.1.5沉淀法44 3.1.6膠體法44 3.1.7水解法45 3.1.8噴霧熱分解法45 3.2氧化鋯陶瓷的粉料加工46 3.2.1共沉淀法47 3.2.2溶膠凝膠法50 3.2.3乳濁液法52 3.2.4蒸發(fā)法53 3.2.5超臨界合成法53 3.2.6氣相法54 3.3氧化鋯微粉的干燥55 3.3.1直接高溫煅燒55 3.3.2冷凍干燥法55 3.3.3超臨界流體干燥55 3.3.4溶劑置換干燥法56 3.3.5噴霧干燥法56 3.4氧化鋯陶瓷的成型56 3.5氧化鋯陶瓷高溫燒結(jié)過程中的熱力學和動力學問題58 3.5.1燒結(jié)初期的動力學特征58 3.5.2納米陶瓷燒結(jié)特點66 3.5.3氧化鋯的燒結(jié)工藝68 3.6氧化鋯陶瓷的抗熱震性及低溫老化現(xiàn)象70 3.6.1氧化鋯陶瓷的抗熱震性70 3.6.2氧化鋯陶瓷的低溫老化現(xiàn)象72 3.7氧化鋯陶瓷的燒結(jié)體材料加工75 參考文獻79 第4章 氧化鋁陶瓷概述81 4.1氧化鋁陶瓷的類型和性能81 4.2氧化鋁陶瓷組成與性能的關(guān)系82 4.2.1瓷料高溫下的揮發(fā)82 4.2.2原料雜質(zhì)對瓷料性能的影響83 4.2.3高鋁瓷的組成和性能84 4.2.4紅紫色氧化鋁瓷87 4.2.5黑色Al2O3陶瓷的組成和性能87 4.3氧化鋁陶瓷的應用、金屬化及其發(fā)展89 4.3.1氧化鋁陶瓷的應用89 4.3.2氧化鋁陶瓷的金屬化89 4.3.3高鋁瓷的現(xiàn)狀與發(fā)展91 參考文獻94 第5章 氧化鋁陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能95 5.1氧化鋁陶瓷的晶型轉(zhuǎn)變95 5.1.1γ-Al2O3陶瓷95 5.1.2α-Al2O3陶瓷95 5.1.3β-Al2O3陶瓷96 5.2氧化鋁陶瓷中的離子排列98 5.3氧化鋁陶瓷的晶體缺陷100 5.4制備過程中的物理化學101 5.4.1氧化鋁陶瓷增強鐵鋁金屬間化合物的界面潤濕現(xiàn)象101 5.4.2氧化鋁陶瓷的熱學性能和抗熱震性103 參考文獻109 第6章 氧化鋁陶瓷的制備與加工110 6.1氧化鋁陶瓷的原料110 6.2氧化鋁陶瓷的粉料加工111 6.2.1原料的顆粒度與粉碎111 6.2.2氧化鋁粉料的活性及其表面能115 6.3氧化鋁陶瓷的成型119 6.3.1氧化鋁陶瓷粉料的配料與制備119 6.3.2氧化鋁粉料成型方案分類120 6.4氧化鋁陶瓷的高溫燒結(jié)過程122 6.4.1氧化鋁陶瓷燒結(jié)概論123 6.4.2氧化鋁陶瓷的燒結(jié)工藝方法125 6.5氧化鋁陶瓷的加工127 6.5.1氧化鋁晶體的塑性變形127 6.5.2氧化鋁陶瓷材料的蠕變128 6.5.3氧化鋁陶瓷材料的普通加工工藝128 參考文獻128 第7章 氮化物陶瓷129 7.1氮化硅陶瓷129 7.1.1概況129 7.1.2粉體制備工藝129 7.1.3氮化硅陶瓷制造工藝130 7.1.4氮化硅纖維與氮化硅晶須131 7.1.5氮化硅陶瓷的應用134 7.2賽龍134 7.2.1概況134 7.2.2賽龍分類及其特性134 7.2.3賽龍纖維136 7.3氮化鋁陶瓷136 7.3.1概況136 7.3.2氮化鋁粉末制備137 7.3.3氮化鋁陶瓷的應用138 7.4氮化硼陶瓷138 7.4.1概況138 7.4.2氮化硼粉末制備139 7.4.3氮化硼陶瓷制造工藝140 7.4.4氮化硼纖維140 7.4.5氮化硼陶瓷的應用141 7.5氮化鈦陶瓷142 7.5.1概況142 7.5.2氮化鈦粉末制備143 7.5.3氮化鈦陶瓷的用途144 參考文獻145 第8章 氧化鋁陶瓷復合材料146 8.1陶瓷基復合材料概論146 8.1.1陶瓷復合材料的剪裁與設計146 8.1.2納米級陶瓷復合材料147 8.1.3陶瓷復合材料的強韌化研究147 8.1.4陶瓷及其復合材料的發(fā)展趨勢150 8.1.5金屬間化合物/陶瓷基復合材料152 8.2鐵-鋁金屬間化合物的特點153 8.2.1鐵-鋁金屬間化合物的結(jié)構(gòu)特點153 8.2.2鐵-鋁金屬間化合物用作氧化鋁陶瓷材料增韌相的可能性154 8.2.3鐵-鋁金屬間化合物的性能155 8.3Fe3Al的機械合金化合成制備160 8.3.1機械合金化過程中Fe28Al粉體的形貌與結(jié)構(gòu)162 8.3.2球磨過程的顯微硬度165 8.3.3低溫退火過程中的有序轉(zhuǎn)變166 8.3.4熱壓燒結(jié)Fe3Al塊體材料的微觀結(jié)構(gòu)與力學性能170 8.4鐵鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復合材料174 8.4.1鐵-鋁/氧化鋁復合材料制備174 8.4.2鐵-鋁/氧化鋁復合材料的組織及界面微結(jié)構(gòu)179 8.4.3氧化鋁陶瓷基體的位錯組態(tài)185 8.4.4復合材料的界面潤濕狀況分析187 8.4.5復合材料的界面微結(jié)構(gòu)188 8.4.6復合材料的調(diào)幅結(jié)構(gòu)189 8.4.7Fe3Al/Al2O3陶瓷復合材料的宏觀性能預測及發(fā)展趨勢189 8.5鈦鋁/氧化鋁陶瓷基復合材料195 8.5.1成分設計 195 8.5.2粉體制備195 8.5.3燒結(jié)工藝195 8.5.4材料性能195 8.5.5復合材料的微觀結(jié)構(gòu)198 8.5.6小結(jié)200 8.6鎳-鋁/氧化鋁復合材料201 8.6.1鎳-鋁/氧化鋁復合材料的制備工藝研究202 8.6.2鎳-鋁/氧化鋁復合材料的性能與微觀結(jié)構(gòu)203 參考文獻209 第9章 氧化鋯陶瓷復合材料214 9.1氧化鋯陶瓷復合材料的研究方法214 9.1.1復合材料的性能預測理論與方法214 9.1.2材料性能預測的EET215 9.1.3復合材料的相容性分析216 9.2氧化鋯/氧化鋁陶瓷復合材料217 9.3氧化鋯/碳化硅陶瓷復合材料221 9.4氧化鋯/氮化硅陶瓷復合材料223 9.5氧化鋯/碳化鈦陶瓷復合材料224 9.6氧化鋯/二硅化鉬陶瓷復合材料225 9.7氧化鋯增韌補強羥基磷灰石生物陶瓷復合材料226 9.8氧化鋯增韌莫來石陶瓷復合材料227 9.9鐵鋁金屬間化合物/氧化鋯陶瓷復合材料229 9.9.1鐵鋁金屬間化合物用作氧化鋯增韌相的可能性229 9.9.2Fe3Al/ZrO2陶瓷復合材料的化學相容性預測230 9.9.3ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料致密化過程234 9.9.4ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料的力學性能244 9.9.5ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料的微觀結(jié)構(gòu)特點 248 9.9.6ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料的界面結(jié)構(gòu)257 9.9.7ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料的增韌機制264 9.9.8ZrO2(3Y)/Fe3Al復合材料的抗熱震性能281 參考文獻290