经过排胶的试样在１５５０℃，１６００℃，１６５０℃保温２ｈ烧结，升温速率控制在１～３℃／ｍｉｎ。

烧结好的样品用金刚石砂轮磨光处理，去除表面缺陷。用阿基米德排水法测试样的密度；常温抗弯强度用三点弯曲法测定，样品尺寸３５ｍｍ×６ｍｍ×４ｍｍ，跨距２０ｍｍ；显微硬度和断裂韧性用压痕法在日本Ｍｉｔｕ．

ｔｏｖｏ

ＡｖＫ—ｃ２硬度仪上测试。

２

结果与分析

２．１

烧结工艺与体积密度、强度的关系

烧结（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）是使材料获得预期显微结构，赋予

材料各种性能的关键工艺。在烧结过程中，随着温度升高和热处理时间延长，气孔不断减少，颗粒之间结合力不断增加，当达到一定温度和一定热处理时间，颗粒之间结合力呈现极大值。超过极大之后，就出现气孔微增的倾向，同时晶粒长大，机械强度减小。

本研究制定１５５０℃×２ｈ，１６００℃ｘ２ｈ（升温速率

２。３℃／ｍｉｎ），１６５０℃×２ｈ（升温速率１—２℃／ｍｉｎ）３种烧结工艺。采用不同的烧结工艺，制品的性能如表２

所示。

表２

不同烧结工艺与烧结收缩率和体积密度的关系

烧结工艺——垡堕堕！笙一—签塑堕堕生ｊ塑薹盘二竺￡一

ａ

Ｄ

ｃ

ａ

Ｄ

ｃ

ａ

Ｄ

ｃ

注：以上工艺的升温速率均控制在１—３℃／ｍｉｎ，ａ代表５Ａｌ：Ｏ，单层材料，ｂ为３Ａ１２０３／３０Ａｌｚ０，三层陶瓷，Ｃ为４５Ｎｚ０３／５Ａ１２０３／４５Ａ１２０３三层陶瓷。

从表中可以看出，随着烧结温度的提高，制品的线收缩率（长宽方向）和体积收缩率提高，密度提高，特别是从１５５０℃到１６００℃，体积收缩变化较大，密度增长较快。继续提高烧结温度，由于烧结驱动力的减小，烧结致密化速度减慢，直到最后制品达到完全致密化烧结，体积密度达到理论密度的９８％以上，烧结过程完成。研究表明，在本研究系统中，１６５０℃×２ｈ，升温速度控制在１～２℃／ｍｉｎ为最佳的烧结工艺。

图３为制品相对密度和强度的关系。从图３中可以看出，随着相对密度的提高，不论是单层或３层陶瓷，其强度均呈不断上升的趋势。

２８

万　

方数据Ｒｅｌａｔｉｖｅｂｌｕｋ

ｄｅｎｓｉｔｙ／％

＋４５Ａｌ射５Ａ１籼／４５Ａｌ。％三层陶瓷

＋５Ａ１力掸层陶瓷

图３

单层和层状陶瓷相对密度与抗弯强度的关系

２．２硬度和断裂韧性

一般说来，随着相对密度的提高，陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性都应呈上升趋势，只是变化程度不同而已。但对于本研究系统的层状陶瓷其相对密度、硬度和断裂韧性的关系却不同于整体陶瓷材料。图４，图５分别表示层状陶瓷和单层陶瓷相对密度和硬度、断裂韧性之间的关系。

由图４，图５中可以看出，无论表面组成如何，层状结构陶瓷的强度、表面硬度和断裂韧性都较单层陶瓷

Ｒｅｌａｔｉｖｅｂｌｕｋ

＋４融１ｄ吖５Ａ１２ｃ驴嗽ｌＩ魄三层陶瓷

ｄｅ船ｉｔｙ＾

—卜３嗽ｌ砖／５Ａ助吖３馓埔三层陶瓷

—扣５Ａ１她单层陶瓷

图４

单层和层状陶瓷相对密度与硬度的关系

兰

鼍

时

皇

、寸

＋４５Ａｌ舡／５Ａ１２吖４融糖层陶瓷

Ｒｅｌａｔｉｖｅｂｌｔ｜ｋ

ｄ雠ｓｉｔｙ届

◆５Ａｌ籼单层陶瓷

图５

单层和三层陶瓷相对密度与断裂韧性的关系