氧化铝-碳化物陶瓷复合材料

根据《中国制造2025》，新材料是我国十大战略新兴产业，特种陶瓷材料是新材料领域的重要一环，因具有优异的特性越来越受到各国政府、科技界和企业界的高度重视。随着微电子技术、计算机技术、移动通信、网络技术等高新技术的发展，特种陶瓷材料制备技术进一步完善，特种陶瓷材料在新材料体系成为重要组成部分，现有材料在功能开发、结构强化、功能结构材料一体化及应用方面取得了突出的进展，成为材料科学与工程应用中较活跃的研究领域之一。

根据《中国制造2025》，新材料是我国十大战略新兴产业，特种陶瓷材料是新材料领域的重要一环，因具有优异的特性越来越受到各国政府、科技界和企业界的高度重视。随着微电子技术、计算机技术、移动通信、网络技术等高新技术的发展，特种陶瓷材料制备技术进一步完善，特种陶瓷材料在新材料体系中成为重要组成部分，现有材料在功能开发、结构强化、功能结构材料一体化及应用方面取得了突出的进展，成为材料科学与工程应用中最活跃的研究领域之一。
本书从特种陶瓷材料增韧理论、关键技术、性能表征、制备应用工艺等多方面进行了较为详细的论述。其中，第1章论述了陶瓷材料增韧的基本理论，包括相变增韧、微裂纹增韧、裂纹偏转和弯曲、裂纹桥接与拔出效应；还介绍了影响复相陶瓷增韧的主要因素，包括界面结合强度的影响、热膨胀系数和弹性模量失配的作用、增韧相强度的影响、基体和增韧相的选择原则；还有稀土氧化物在陶瓷中的应用。第2章论述了热压烧结制备Al2O3/TiCN/0.2%Y2O3复相陶瓷及其力学性能、抗热震性能、复相陶瓷的氧化性能、切削性能及其影响。第3章论述了Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb)金属陶瓷材料的制备、力学性能及显微结构评价；Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo)金属陶瓷材料的力学性能及显微结构、抗热震性、高温抗氧化性评价。第4章论述了B4C防弹陶瓷材料的制备、力学性能及显微结构分析。
参加本书编写的人员有：沈阳理工大学李喜坤（第1章、第2章、第3章3.1节）；赵海涛（第3章3.2节、3.3节、3.4节，第4章4.1节）；蔡明（第4章4.2节、4.3节）。本书提纲审定到编写的全过程，得到了化学工业出版社、沈阳理工大学的支持，在此一并表示衷心感谢。
由于著者水平、经验有限,加上特种陶瓷材料的快速发展，本书难免存在一些不足，敬请广大同行、读者积极提出宝贵意见。

著者
2020年3月

本书主要对特种陶瓷材料增韧理论、关键技术、性能表征、制备应用工艺等进行较为详细的论述。着重论述了陶瓷材料增韧的基本理论、主要影响因素；热压烧结制备Al2O3/TiCN/0.2％Y2O3、Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb)复相陶瓷及其力学性能、抗热震性能、抗氧化性能、切削性能等；Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo)金属陶瓷材料的力学性能及显微结构、抗热震性、高温抗氧化性评价；B4C防弹陶瓷材料的制备、力学性能及显微结构分析。
本书可供材料研究院所、高等学校及材料产业界等领域的相关人员参考，也可作为高等学校材料专业学生的参考教材。

第1章绪论1
1.1陶瓷增韧的基本途径1
1.1.1陶瓷韧化机理2
1.1.2陶瓷增韧途径3
1.1.3相变增韧6
1.1.4微裂纹增韧机制7
1.1.5裂纹偏转与裂纹弯曲增韧机制8
1.1.6裂纹桥接增韧机制8
1.1.7拔出效应10
1.2影响复相陶瓷增韧的主要因素10
1.2.1界面结合强度的影响10
1.2.2热膨胀系数和弹性模量失配的作用10
1.2.3增韧相强度的影响12
1.2.4基体和增韧相的选择原则12
1.3稀土氧化物在陶瓷中的应用13
1.3.1稀土元素的原子结构、化学特性和应用前景13
1.3.2稀土氧化物作为稳定剂、细化剂、烧结助剂14
1.3.3稀土氧化物着色剂14
1.3.4稀土氧化物在非氧化物陶瓷中的应用15
1.3.5稀土氧化物在氧化物陶瓷中的应用16
参考文献18

第2章TiCN基陶瓷材料21
2.1热压烧结法Al2O3/TiCN/0.2%Y2O3复相陶瓷及其力学性能21
2.1.1试验方法21
2.1.2复相陶瓷性能检测22
2.1.3Al2O3/TiCN/0.2%Y2O3复相陶瓷材料的力学性能29
2.1.4Y2O3对TiCN/Al2O3复相陶瓷材料力学性能的影响31
2.1.5X衍射分析33
2.1.6显微结构分析33
2.2Y2O3对Al2O3/30%TiCN复相陶瓷抗热震性能的影响36
2.2.1试验方法37
2.2.2材料的抗热震性37
2.2.3显微结构分析39
2.2.4热震理论计算40
2.3Al2O3/30%TiCN/0.2%Y2O3复相陶瓷的氧化性能43
2.3.1试验方法43
2.3.2氧化动力学特性44
2.3.3强度特性46
2.3.4氧化机理47
2.4Al2O3/30%TiCN/0.2% Y2O3复相陶瓷的切削性能50
2.4.1试验方法50
2.4.2刀具耐用度51
2.4.3试验结果53
参考文献55

第3章Al2O3基模具材料58
3.1制备及性能测试方法58
3.1.1制备方法61
3.1.2复合粉体的制备61
3.1.3热压烧结工艺63
3.1.4试样的性能检测65
3.1.5试样的形貌及物相组成表征68
3.2Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb) 金属陶瓷材料的力学性能及显微结构68
3.2.1(Ta,V,Nb) 含量对材料力学性能的影响70
3.2.2烧结温度对材料力学性能的影响74
3.2.3保温时间对材料力学性能的影响76
3.2.4Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb) 金属陶瓷材料的显微结构79
3.2.5(Ta,V,Nb) 含量对材料显微结构的影响80
3.2.6烧结温度对材料显微结构的影响83
3.2.7保温时间对材料显微结构的影响85
3.2.8Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb) 金属陶瓷材料的物相组成86
3.3Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo)金属陶瓷材料的力学性能及显微结构87
3.3.1(Ni,Mo) 含量对材料力学性能的影响88
3.3.2烧结温度对材料力学性能的影响91
3.3.3保温时间对材料力学性能的影响94
3.3.4Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo) 金属陶瓷材料的显微结构96
3.3.5(Ni,Mo) 含量对材料显微结构的影响98
3.3.6烧结温度对材料显微结构的影响100
3.3.7保温时间对材料显微结构的影响102
3.3.8Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo) 金属陶瓷材料的物相组成103
3.4Al2O3-Ti(C,N) 基金属陶瓷材料的抗热震性和高温抗氧化性104
3.4.1抗热震性的实验方法105
3.4.2高温抗氧化性的实验方法105
3.4.3Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb) 材料的抗热震性106
3.4.4Al2O3-Ti(C,N)-(Ta,V,Nb) 材料的高温抗氧化性107
3.4.5Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo) 材料的抗热震性110
3.4.6Al2O3-Ti(C,N)-(Ni,Mo) 材料的高温抗氧化性112
参考文献116

第4章B4C防弹陶瓷材料118
4.1B4C-Al2O3-C复合陶瓷的制备及性能120
4.1.1材料及制备方法121
4.1.2X射线衍射物相分析124
4.1.3SEM-EDS分析126
4.1.4力学性能分析130
4.2B4C-SiC-C复合陶瓷的制备及性能133
4.2.1材料及制备方法134
4.2.2X射线衍射物相分析137
4.2.3SEM-EDS分析139
4.2.4力学性能分析142
4.3Al3Ti-B4C复合材料的制备及性能144
4.3.1材料及制备方法145
4.3.2X射线衍射物相分析148
4.3.3SEM-EDS分析150
4.3.4力学性能分析153
参考文献155