Al2O3-GdAlO3-ZrO2共晶陶瓷的闪烧制备

李汶金, 孙福, 娄程广, 张帅, 苏兴华

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (5) : 189-196. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000292
研究论文

Al2O3-GdAlO3-ZrO2共晶陶瓷的闪烧制备

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Preparation of Al2O3-GdAlO3-ZrO2 eutectic ceramics by flash sintering

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摘要

Al2O3基共晶陶瓷具有卓越的高温力学性能，在极端环境领域具有较大的应用前景，探索能耗低且工艺简单的制备方法对其工业化应用具有重要意义。采用闪烧技术成功制备Al2O3-GdAlO3-ZrO2共晶陶瓷，研究电场强度、限制电流和闪烧时间对闪烧行为、物相和共晶组织形貌的影响。结果表明：随着电场强度的增加，闪烧温度降低。在600，700，800，900 V/cm的电场强度下，Al2O3-Gd2O3-ZrO2混合粉体的闪烧温度分别为994，958，943，911 ℃。在900 V/cm的电场强度、911 ℃闪烧温度下，获得Al2O3-GdAlO3-ZrO2共晶陶瓷。随着限制电流和闪烧时间的增加，不规则的共晶结构向规则共晶结构转变，且组织细化。电场强度对共晶组织形貌没有明显影响。焦耳热效应对共晶组织的形成起着重要作用，但仅靠焦耳热效应难以完全解释闪烧过程中共晶组织的形成。

Abstract

Al2O3-based eutectic ceramics have excellent high-temperature mechanical properties，showing great application prospects in the field of extreme environments. Therefore， it is of great significance to explore the preparation method with low energy consumption and simple process for its industrial application. The Al2O3-GdAlO3-ZrO2 eutectic ceramics are successfully prepared by flash sintering technique. The effects of electric field strength， current limit and flash sintering time on flash sintering behavior， phase and microstructure morphology are studied. The results show that the flash sintering temperature decreases with the increase of electric field strength. Under the electric field strength of 600， 700， 800， 900 V/cm， the flash temperature of Al2O3-Gd2O3-ZrO2 mixed powder is 994， 958， 943， 911 ℃， respectively. Al2O3-GdAlO3-ZrO2 eutectic ceramics are obtained at an electric field strength of 900 V/cm and a flash temperature of 911 ℃. With the increase of current limit and flash sintering time， the irregular eutectic structure transforms into a regular eutectic structure， and the eutectic structure becomes finer. The electric field strength has no significant effect on the morphology of the eutectic structure. The Joule heating effect plays an important role in the formation of eutectic structure. However， it is difficult to fully explain the formation of eutectic structure in the flash sintering process only by the Joule heating effect.

关键词

共晶陶瓷 / 闪烧 / 显微组织 / 电场强度 / 限制电流

Key words

eutectic ceramic / flash sintering / microstructure / electric field strength / current limit

中图分类号

TB383

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李汶金 , 孙福 , 娄程广 , 等. Al2O3-GdAlO3-ZrO2共晶陶瓷的闪烧制备. 材料工程. 2025, 53(5): 189-196 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000292
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