快速凝固Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷材料先进制备与高温力学性能研究进展OA
Research progress in advanced fabrication and high-temperature mechanical properties of rapidly solidified Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramic materials
快速凝固Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷微观结构由超细、三维网状缠结的单晶Al2O3和ZrO2组成,尤其在择优生长方向上表现出优异的高温力学性能,如强度、韧性和高温抗蠕变性等,使其成为高温氧化气氛下长期稳定服役的优选超高温结构陶瓷材料.本文综述了近些年Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷材料体系、先进制备工艺技术、微观组织特征及高温力学性能的主要研究进展.介绍了当前国内外已开展的Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷的材料体系及其分类;阐述了Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷快速凝固先进制备技术的基本原理、技术优势、局限性及其主要应用领域.重点对快速凝固Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷的典型微观结构和高温力学性能,如高温抗蠕变性和高温抗弯强度进行了系统阐述.相较于传统技术制备的共晶陶瓷,利用快速凝固技术制备的具有独特微观结构和优异力学性能的Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷,不仅提高了传统氧化物陶瓷材料的高温力学性能,尤其是在极端高温、高压及强氧化等恶劣环境下的应用,展现出前所未有的潜力和价值.
Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramics,fabricated by rapid solidification technology and composed of ultrafine,three-dimensionally intertwined single-crystal domains,represent a distinct category of eutectic oxides.These materials exhibit exceptionally high-temperature mechanical properties,such as strength,toughness,and creep resistance when aligned along the preferred growth direction,rendering them preferred ultrahigh-temperature structural materials for long-term operation in high-temperature oxidizing atmospheres.This paper comprehensively reviews the eutectic systems,advanced preparation techniques,microstructure characteristics,and mechanical properties of Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramics,with particular emphasis on their high-temperature mechanical performance.It begins by summarizing the material systems of Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramics developed to date,followed by a concise introduction to the basic principles,advantages,limitations,and application areas of their advanced preparation technologies.Finally,a detailed comparative analysis is provided,highlighting the typical microstructures and high-temperature mechanical properties-including creep resistance and flexural strength-of Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramics prepared by advanced processes.Compared to traditional eutectic ceramics,Al2O3-ZrO2-based eutectic ceramics fabricated by rapid solidification technology,characterized by unique microstructures and superior mechanical properties,not only enhance the performance and preparation efficiency of conventional sintered oxide materials but also demonstrate unprecedented potential for applications in extreme environments involving high temperatures,high pressures,and strong oxidation.
米文元;宋希文;欧阳家虎;牟仁德;王志刚;付继轩;倪志豪;李鹏博;刘仍谦;张永和;王炫力;谢敏
内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010||轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学),内蒙古 包头 014010||内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,哈尔滨 150001中国航发北京航空材料研究院,北京 100095内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010||轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学),内蒙古 包头 014010||内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010||轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学),内蒙古 包头 014010||内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010||轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学),内蒙古 包头 014010||内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010内蒙古科技大学 材料科学与工程学院,内蒙古 包头 014010||轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室(内蒙古科技大学),内蒙古 包头 014010||内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室,内蒙古 包头 014010
化学化工
Al2O3-ZrO2共晶陶瓷快速凝固高温力学超高温陶瓷
Al2O3-ZrO2eutectic ceramicrapid solidificationhigh-temperature mechanicultrahigh-temperature ceramic
《材料工程》 2026 (3)
81-94,14
国家自然科学基金(52204316,52562007,52372062)内蒙古自然科学基金优秀青年基金(2025YQ007)
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