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硅酸盐学报2025年第03期:相变辅助闪烧制备Al_2O_3–ZrO_2纳米非晶复合材料

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王竖淮;王江林;杨永康;贾子祺;苏兴华;许西庆;

单位:长安大学材料科学与工程学院;

摘要:纳米非晶复合材料是以纳米非晶材料为基体并析出一定纳米晶相的新型材料,具有很多特殊性能,但其制备需要庞大且昂贵的烧结设备,相比之下闪烧设备简单经济,可在较低温度实现快速致密化,为纳米非晶复合材料的制备提供新的途径。采用溶胶凝胶法制备了Al_2O_3–La_2O_3(AL)、Al_2O_3La_2O_3–ZrO_2(ALZ)、Al_2O_3–ZrO_(2 )(AZ) 3种纳米非晶粉体,通过闪烧技术制备了纳米非晶复合材料。3种体系在1000 V/cm下发生闪烧后,AZ纳米非晶复合材料具有最大结晶度(69.82%)和最高相对密度(89%)的均匀显微组织。将电场强度提升至1600 V/cm,AZ的结晶度和相对密度进一步提高至74.11%和96%。研究表明,闪烧可以加速非晶样品粉体向晶态的转变,同时相变过程促进了原子扩散和颗粒重排,对闪烧过程中的致密化起到了改善作用。AZ闪烧样品的HRTEM证实了纳米非晶结构的存在,t-ZrO_2、α-Al_2O_3和m-ZrO_2纳米晶相在非晶基质中均匀析出,纳米晶和非晶区域的平均粒径分别为8.74 nm和3.15 nm,表明相变辅助闪烧致密化可实现纳米非晶复合陶瓷材料的低温快速制备。

关键词:纳米非晶材料;闪烧;低温烧结;氧化铝–氧化锆;相变

基金资助:国家自然科学基金(52102062); 中央高校基础研究基金(CHD300102313204); 西安市科技计划项目(23LLRH0004)资助