氧化铝-镍多层复合陶瓷的设计、制备与性能研究

【作者】 樊恒中； 张永胜； 宋俊杰； 苏云峰； 胡丽天；

【机构】 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室； 中国科学院大学；

【摘要】 仿生多层复合陶瓷作为一种新型的高性能结构材料,在高技术领域具有独特的应用潜能和实用价值。本文以氧化铝陶瓷和金属镍分别作为强、弱层,以铺层和热压烧结工艺制备了氧化铝/镍层状陶瓷复合材料。为进一步改善这类材料在腐蚀等特殊环境中的服役寿命和可靠性能,在优化的几何结构参数基础上,进行了过渡层和微观界面结构设计,并研究了过渡层和界面网状沟槽结构对其力学性能的影响规律。实验结果表明:通过几何结构参数、过渡层和微观界面结构的优化,复合材料的力学性能得到显著改善;过渡层和界面网状沟槽的机械咬合互锁功能,对层状材料裂纹扩展过程中的能量耗散以及界面结合强度起到很大的影响,进而实现了材料机械性能的优化设计和调控;基于优化设计的氧化铝/镍层状复合材料的弯曲强度、断裂韧性、断裂功分别达到了549 MPa,15.7 MPa·m^1/2,2936 J·m^-2,是单层氧化铝陶瓷的1.1倍,3.3倍和29.9倍。更多还原