放电等离子烧结石墨烯/3Y-TZP复合陶瓷结构及性能  被引量:6

Microstructure and properties of graphene nanoplate /3Y-TZP composite prepared by spark plasma sintering

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作  者:宋明[1] 李双[2,3] 谢志鹏[2] 

机构地区:[1]景德镇陶瓷学院,江西景德镇333403 [2]清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084 [3]山东理工大学资源与环境工程学院,山东淄博255049

出  处:《材料热处理学报》2015年第12期1-6,共6页Transactions of Materials and Heat Treatment

基  金:国家自然科学基金重点项目(51232004)

摘  要:采用放电等离子烧结制备了GNP(石墨烯)/3Y-TZP复合陶瓷材料。研究了石墨烯含量对GNP/3Y-TZP复合材料微观结构与性能的影响规律。结果表明,石墨烯经过高温高压烧结后仍保持原有结构,并且复合材料断口处有明显的石墨烯片层拔出;石墨烯增强相与氧化锆基体之间形成了适中的界面结合强度。当石墨烯含量增加至1%时,材料断裂韧性从7.4 MPa·m^(1/2)提高到8.6 MPa·m^(1/2);当石墨烯含量达到1.5%时,过多石墨烯导致复合陶瓷中孔隙增加,使复合材料韧性下降。对GNP/3Y-TZP复合材料进行老化试验表明,石墨烯引入可有效抑制GNP/3Y-TZP复合材料中四方氧化锆到单斜氧化锆的相变。Graphene nanoplate( GNP) /3Y-TZP composites were prepared by spark plasma sintering technique. The influence of GNP contents on microstructure and mechanical behavior of GNP /3Y-TZP composites was investigated. The results show that the GNP preserves the original microstructure after sintering under high temperature and high pressure,and obvious GNP pullout occurs on the surface of fracture. An appropriate bonding strength forms between the reinforcement and the matrix,thus the fracture toughness increases from 7. 3 MPa·m^1/2 to 8. 6MPa·m^1/2 when the content of GNP increases content from 0 to 1. 0%. With the further increasing content of GNP being up to 1. 5%,a higher porosity occurs in the composite,fracture toughness declines. In addition,the aging test indicates that the GNP inhibits the spontaneous phase transformation of TZP particles from tetragonal phase to monoclinic zirconia in the GNP /3Y-TZP composites.

关 键 词:放电等离子烧结 石墨烯 复合陶瓷 强韧化 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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