微粉及燒成溫度對復(fù)相陶瓷結(jié)構(gòu)的影響

對剛玉-莫來石材料而言，由于剛玉的熱膨脹系數(shù)α為7.8×10-6K-1，莫來石的α為5.3×10-6K-1，以及顆粒與基質(zhì)之間存在α、彈性模量E不匹配等問題，會對界面結(jié)合狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致復(fù)相材料產(chǎn)品內(nèi)部形成局部不均勻而產(chǎn)生微裂紋.圖1和2分別為3#(抗折強(qiáng)度損失百分率=53.2%，)和9#(抗折強(qiáng)度損失百分率=26.9%，低)樣品的顯微結(jié)構(gòu)照片.圖1和2分別為3#(抗折強(qiáng)度損失百分率=53.2%，高)和9#(抗折強(qiáng)度損失百分率=26.9%，低)樣品的顯微結(jié)構(gòu)照片.從圖中可以看出，樣品的板狀剛玉顆粒和電熔莫來石顆粒不僅內(nèi)部有微裂紋，而且在骨料和基質(zhì)之間也有緩沖區(qū)的作用，可以吸收一定的熱應(yīng)力，緩解裂紋榮盛耐材應(yīng)力集中的狀態(tài).一般而言，基質(zhì)中產(chǎn)生的熱震裂紋將在環(huán)形裂紋處停止，裂紋以準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展，可以提高產(chǎn)品對災(zāi)難性裂紋擴(kuò)展的抵抗力，使已形成的裂紋在顆粒表面停止擴(kuò)展或延長裂紋沿顆粒表面擴(kuò)展的路徑，微裂紋使材料不會導(dǎo)致裂紋的動態(tài)擴(kuò)展，而且裂紋的動態(tài)擴(kuò)展，而且裂紋可以提高產(chǎn)生。它起到了防止裂紋擴(kuò)展的作用，從而提高材料的抗熱震性能。此外，這些微裂紋可以在一定程度上抵抗材料的斷裂，因?yàn)樗鼈儾粌H可以吸收彈性應(yīng)變能，降低驅(qū)動主裂紋擴(kuò)展的能量，還可以降低材料的彈性模量。因此，在可容忍的情況下，通過引入尺寸合適、數(shù)量足夠的微裂紋，可以準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展裂紋，提高材料對災(zāi)難性裂紋擴(kuò)展的抵抗力。

莫來石為斜方結(jié)構(gòu)，具有熱膨脹系數(shù)小的榮盛耐材點(diǎn)。剛玉熱膨脹系數(shù)高，但高溫性能優(yōu)異。基質(zhì)中鋁微粉和硅微粉形成莫來石相，增加了復(fù)相陶瓷中莫來石相的比例，降低了剛玉莫來石的熱膨脹系數(shù)α，有利于控制微裂紋的形狀和尺寸，從而提高材料的熱震性能。

2.2.2氣孔和殘留α-Al2O3的影響

降低熱膨脹性、彈性模量和導(dǎo)熱率是提高材料熱震穩(wěn)定性有效的方法。剛玉-莫來石材料不僅利用微裂紋和熱膨脹系數(shù)來提高材料的抗熱震穩(wěn)定性，還利用氣孔來提高材料的抗熱震性能。氣孔的數(shù)量、大小和分布與材料的成分及其分布直接相關(guān)，可以影響材料的彈性模量和導(dǎo)熱率，影響抗熱震穩(wěn)定性。總之，顯微結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系也體現(xiàn)在彈性模量和導(dǎo)熱系數(shù)上。彈性模量受材料相組成和分布的影響。材料越純，彈性模量越大，玻璃相越多，彈性模量越小。當(dāng)氣孔率小于30%時，氣孔率的增加會降低彈性模量，提高材料的抗熱震性。當(dāng)導(dǎo)熱率較高時，材料具有良好的抗熱震性。主要原因是材料在一定的溫差條件下可以快速達(dá)到溫度均勻分布的狀態(tài)。材料中所含的氣孔對材料的導(dǎo)熱性有一定的影響。溫度在一定限度內(nèi)，氣孔是導(dǎo)熱的障礙。隨著溫度的升高，對流和輻射形式的導(dǎo)熱增加，均勻分布的微細(xì)氣孔可以相應(yīng)減弱對流和輻射形式的導(dǎo)熱影響，較大氣孔的材料可以獲得較大的導(dǎo)熱性能。