TiO₂添加量对ZTA陶瓷及ZTA/ZMn13复合材料力学性能的影响

摘要

探讨了TiO₂添加量对ZTA陶瓷组成、微观结构、力学性能及ZTA/ZMn13复合材料耐磨性能的影响.结果表明，ZTA陶瓷的致密度随烧结温度上升和TiO₂添加量的增加均先增加后降低，当烧结温度为1 600℃，TiO₂添加量为2%（质量分数）时，ZTA陶瓷具有最佳的综合性能：相对密度达到最高，为98.73%，抗弯强度为（429.60±24.56） MPa，维氏硬度（HV）为（1 691.73±120.65） N/mm²；断裂韧性为（7.24±0.38） MPa·m^1/2;1 450℃下，ZTA与ZMn13熔液的接触角随TiO₂添加量增加而减小，这是因为ZTA表面的TiO₂会与ZMn13基体之间通过Ti—O—Fe键相连接，从而改善ZTA与ZMn13基体的界面润湿性；以ZTA陶瓷颗粒所制备的三维多孔预制体在1 450℃浇铸制备ZTA/ZMn13复合材料，材料的抗弯强度随ZTA中TiO₂含量的提高先增加后下降，当TiO₂含量为2%（质量分数）时，其抗弯强度达到最大值273.63 MPa；相较于不含TiO₂的ZTA制备的ZTA/ZMn13复合材料（201.72 MPa），其强度提高了35.65%，三体磨损条件下耐磨性提高了21.98%.

关键词

ZTA / 铁基复合材料 / 烧结助剂 / 力学性能 / 耐磨性能