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硅酸盐学报2024年第09期:放电等离子体烧结制备纳米非晶Al_2O_3–La_2O_3–ZrO_2三元共晶氧化物

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王江林;李杰;李玉;李琳琳;苏兴华;赵鹏;许西庆;

单位:长安大学材料科学与工程学院;

摘要:纳米非晶材料是由纳米非晶颗粒以及颗粒间非晶界面构成的新型材料,表现出很多独特性能,但其制备往往需要>1GPa的高压来完成致密化。本工作采用溶胶凝胶法制备了较宽过冷液相区(844~914℃)、平均粒径为11.6 nm的Al_2O_3–La_2O_3–Zr O_2(ALZ)纳米非晶粉体,并通过放电等离子烧结在875~1 000℃条件下制备ALZ材料。结果表明,在875、900、927℃和1 000℃烧结体相对密度分别达87.6%、98.3%、96.6%和91.5%,其中,在900℃、50 MPa条件下烧结样品具有最大的相对密度和均匀的显微组织,在STEM–BF和HRTEM下观察到了纳米晶相从非晶相基质中析出现象,纳米压痕测试样品的平均纳米硬度和杨氏模量分别为12.0 GPa和159.9 GPa。上述各烧结体相对密度大小主要与ALZ纳米非晶粉末在各温度下结晶度变化,引起粉末黏性流动改变,从而影响致密化进程有关。875℃烧结中La_(0.28)Zr_(0.72)O_(1.86)结晶度较大阻碍了非晶粉末的黏性流动;而在875~900℃会发生La_(0.28)Zr_(0.72)O_(1.86)向结晶度较小La_2(Zr_2O_7)的相变,这有利于黏性流动;927℃和1 000℃烧结的样品结晶度进一步增大不利于黏性流动。

关键词:纳米非晶材料;放电等离子体烧结;过冷液相区;氧化铝–氧化镧–氧化锆;纳米压痕测试

基金资助:国家自然科学基金(52102062); 中央高校基础研究基金(CHD300102312406); 西安市科技计划项目(23LLRH0004)