热处理对LMAS系微晶玻璃/BMT陶瓷复合系统显微结构的影响

摘要

本文研究了La2O3-MgO-Al2O3-SiO2(LMAS)系微晶玻璃与BMT(Ba(Mg1/3Ta2/3)O3)陶瓷复合材料。通过不同的热处理由固相反应析出了不同的晶相。利用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段对析出的晶相进行了分析研究。我们为固相反应创造了一种不同于过去的、新的反应条件。这个复合系统通过高温烧结和不同的热处理，得到的主晶相是四方晶型Ba5.5Ta21.8O60，次晶相是立方晶型La2MgTiO6、面心立方BaO、不同晶型的BaAl2Si2O8、正交晶型MgB4O7、正交晶型La2TiO5和正交晶型Ba3La2(BO3)4，在某些条件下还会析出一些微量晶相。经过400℃保温4h的热处理的样品在固相反应条件下制得了未知成分和结构的空心管状晶体。空心管的直径约是200nm～500nm；长度约是2μm～3μm；长度直径比约为10；空心管的壁厚约50nm。管状晶体的长度有一个饱和值，生长过程是先纵向成长接近饱和，尔后再沿径向成长。在经过先在800℃保温1h，又在400℃保温30h，然后再在600℃保温2h的热处理的样品中制得了一种微量纳米级的片状白色晶体，这种晶体由微晶玻璃析出，切割实验证明具有能与金刚石比拟的硬度。这种片状的白色晶体没有相应的JCPDS卡片。耐磨性增强的样品是由于析出了极硬的纳米级片状晶体，这种晶体含量较小且弥散分布在样品中的某一个区域，对复合材料硬度没有直接影响。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1复合材料的定义及性能

1.2陶瓷基复合材料的定义及分类

1.2.1纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料

1.2.2异相颗粒弥散强化复相陶瓷

1.2.3原位生长陶瓷基复合材料(又称自增强复相陶瓷)

1.2.4梯度功能复合陶瓷(又称倾斜功能陶瓷)

1.2.5纳米陶瓷复合材料

1.3陶瓷基复合材料的发展

1.3.1纤维(或晶须)增强陶瓷基复合材料的发展

1.3.2颗粒弥散复相陶瓷的发展

1.3.3自增强陶瓷复合材料的发展

1.3.4梯度陶瓷复合材料的发展

1.3.5纳米陶瓷的发展

1.4陶瓷材料的力学性能表征

1.4.1弹性模量

1.4.2硬度

1.4.3强度

1.4.4断裂韧性

1.5微晶玻璃材料

1.5.1微晶玻璃的概述

1.5.2微晶玻璃的组成与结构

1.5.3影响微晶玻璃性能的主要因素

1.5.4微晶玻璃的特点

1.5.5微晶玻璃的分类

1.6晶核剂

1.6.1晶核剂的性能

1.6.2晶核剂的分类

1.7微晶玻璃国内外主要研究方向

1.8微晶玻璃的发展趋势

1.9陶瓷中玻璃相的作用

第二章玻璃的晶化

2.1玻璃的分相

2.1.1分相的热力学解释

2.1.2分相的动力学解释

2.1.3玻璃分相与玻璃性质的关系

2.2玻璃的晶化

2.3玻璃分相与玻璃晶化行为的关系

2.4课题的设想及主要研究内容

第三章实验内容与方法

3.1样品制备

3.1.1 BMT粉的制备

3.1.2 La2O3-MgO-A12O3-SiO2(LMAS)系玻璃粉的制备

3.1.3 LMAS系微晶玻璃/BMT陶瓷复合材料样品的制备

3.1.4 LMAS系微晶玻璃/BMT陶瓷复合材料样品热处理

3.2样品的性能和结构测试

3.2.1差热-热重分析(DTA-TG)

3.2.2用XRD定性研究晶相结构

3.2.3粒径分析

3.2.4扫描电子显微镜分析(SEM)

3.2.5样品耐磨性的表征

3.2.6样品显微硬度测量

第四章实验结果与讨论

4.1 BMT粉料的结构与粒径分布

4.1.1 BMT粉料的合成与结构

4.1.2 BMT粉的粒径分布

4.2微晶玻璃的晶化

4.3材料的物相组成分析

4.4材料的显微结构分析

4.5不同热处理制度对材料耐磨性的影响分析

4.6材料硬度与耐磨性的关系分析

第五章结论

第六章参考文献

攻读硕士期间发表论文清单

致谢

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