高级陶瓷的侵蚀行为 - 氧化铝，氧化锆和Sialon

尽管在过去的二十年中，在脆性材料的侵蚀领域进行了大量工作，但在直接比较最常用的高级陶瓷的侵蚀行为以及各种影响角度的影响以及各种影响角度和各种影响角度和亚博网站下载陶瓷材料的侵蚀机理上的颗粒特性。亚博网站下载

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在这项研究中，三种晚期陶瓷的侵蚀行为，即高纯度氧化铝（AD 998），MGO部分稳定氧化锆（MG-PSZ A和B）和CAα-sialon（CA1005，CA2613和CA 3618）已在使用石榴石和碳化硅砂岩的空气侵蚀下进行了研究。确定了冲击角度和侵蚀粒子特性对侵蚀速率的影响。还检查了陶瓷微观结构对侵蚀机制的影响。

发现

冲击角的影响

在所有情况下，侵蚀率在正常影响下达到峰值，并且随着撞击角变得更加倾斜而稳定下降。在这两种情况下，浅层和正常撞击角的侵蚀率的明显差异可以归因于不同的材料去除机制。对侵蚀表面的SEM检查提供了对材料去除过程的深入了解。

在30°和90°撞击处受到石榴石侵蚀的材料AD998的形态特征之间的形态特征之间的形态特征，显示了两种不同的材料去除方法。亚博网站下载在浅角度侵蚀的表面的情况下，主要的材料去除机制是晶粒的弹出和塑性变形，而在高角度侵蚀的表面中，材料去除机制主要是晶粒的弹出。晶粒射出是由晶界微裂纹引起的，塑性变形被认为是变形材料涂抹的结果。亚博网站下载这些差异可以解释为如下。

低角度冲击

在低角度冲击下，撞击颗粒的动能主要有助于耕作机理，而对正常重复撞击几乎没有贡献。yabo214耕作机制与材料的塑料涂抹和切割有关，而重复的冲击机制负责启动和传播晶界微裂纹。亚博网站下载陶瓷具有高硬度，因此它们不容易变形。因此，材料去除率很低。

高角度冲击

在高角度的影响下，撞击颗粒的动能主要促成重复撞击。yabo214陶瓷的断裂韧性低，因此很容易散发出裂纹网络。随后的撞击将通过上层晶粒的射击轻松去除表面材料。因此，材料去除率很高。

侵蚀粒子特性的影响

测量了（a）石榴石对所有目标材料侵蚀引起的累积量损失，并且（b）在90°处散发着撞击在90°处的侵蚀，这是撞击表亚博网站下载面上侵蚀的颗粒数量的函数。yabo214在这两种情况下，从侵蚀性的角度来看，材料的排名本质上都是相同的。α-Sialons具有最佳的侵蚀性，然后具有两种MG-PSZ材料。亚博网站下载氧化铝陶瓷显示出最低的侵蚀性。但是，揭示了两个有趣的功能：

1。对于使用石榴石侵蚀的侵蚀，氧化铝陶瓷的材料去除速率分别比两种氧化锆和三种锡龙材料高约13和200倍。亚博网站下载然而，当使用SIC侵蚀时，这种差异显着降低，而氧化铝陶瓷的材料去除率分别比氧化锆和Sialon陶瓷分别高3和6倍。

2。在所有情况下，SIC的材料去除率都比石榴石颗粒高得多。yabo214

石榴石和SIC侵蚀之间的侵蚀速率差异可以由属性材料的属性变化（例如硬度和断裂韧性）的变化来解释。亚博网站下载

石榴石颗粒的侵蚀yabo214

对侵蚀表面的SEM检查表明，石榴石侵蚀的侵蚀相对光滑，几乎没有孤立的凹坑。对塑性变形区域的较高放大率SEM研究表明，它包含细碎屑，变形的材料和局部熔化的材料。亚博网站下载对这些变形和融化材料的EDX分析显示出高水平的Fe，表明它们衍生或部分衍生自包含FE亚博网站下载O的石榴石侵蚀。凹坑内受损的表面的更高放大图像显示出透明的谷物面，表明谷物的排斥是主要的材料去除机制。

碳化硅侵蚀

另一方面，由于SIC侵蚀侵蚀引起的损坏的表面似乎比石榴石颗粒侵蚀的表面要粗糙得多。yabo214对受损表面的较高放大倍率表明，晶粒的排斥是主要的材料去除机制。

显然，当柔软的石榴石颗粒撞击更硬的陶瓷靶表面时，它们会经历碎片化，变形以及yabo214局部熔化。同时，还开发了基础陶瓷晶粒的晶界微裂纹。进一步的影响最终将通过剥落的材料剥落材料去除。亚博网站下载但是，当较硬的SIC颗粒撞击相对较软的陶瓷靶表面时，yabo214它们会发生碎片化，并且在靶表面上也会产生大量的晶界微裂纹。如果靶陶瓷表现出弱晶界强度或细息晶粒，则随后的影响将通过晶粒射血机制导致较高的材料去除率。

陶瓷微观结构的影响

三个α-sialon陶瓷被SIC颗粒侵蚀，可以看出，材料CA2613具yabo214有最高的侵蚀性，而CA1005表现出最低的抗侵蚀性。考虑到表1所示的三种Sialon材料的机械性能，例如硬度和韧性，Sialon陶瓷中的侵蚀速率的差异不能简单地由它们的机械性能来解释。亚博网站下载因此，这种差异必须是由于其微观结构的变化所致。

表格1。目标陶瓷的特性。

特性	氧化铝	氧化锆		Caα-Sialon
	AD998	mg-psz a	mg-psz b	CA1005	CA2613	CA3618
密度（g/cc）	3.76	5.77	5.74	3.04	3.16	3.20
硬度（GPA）	17.9	9.5	9.2	15.6	14.1	13.7
韧性（MPA.M½）		13.1	14.7	4.5	5.3	5.6

使用SIC在90°侵蚀的Ca2613和CA3618 SIALON材料的SEM检查表明，塑料涂抹和亚博网站下载透射骨折是主要的侵蚀机制。然而，这与遭受SIC侵蚀的CA1005的情况大不相同，因为主要的侵蚀机理是晶粒偏移。在以下情况下，可以解释侵蚀率的差异以及三种Sialon组成的形态特征。

如前所述，当陶瓷遭受SIC侵蚀时，在目标表面上会开发出大量的晶界微裂纹。随后，陶瓷的脆性使裂缝很容易地传播以形成裂纹网络。如果目标含有等亚晶粒，则裂纹网络很容易导致表面晶粒的脱位，因此材料去除率很高。但是，如果目标含有随机取向的细长晶粒，则会阻碍晶粒脱位。这是因为伸长的晶粒的互锁作用会导致表面晶粒的经晶体断裂，因此材料去除速率相对较低。

结论

已经检查了几种高级陶瓷的侵蚀行为。还研究了冲击角度和侵蚀粒子特性对这些材料材料去除机制的影响。亚博网站下载从这项研究的发现可以得出三个重要的结论：

1. 在撞击的低角度，陶瓷表现出极好的侵蚀性。
2. 与SIC相比，石榴石侵蚀产生的陶瓷材料侵蚀较少。亚博网站下载
3. 带拉长晶粒的陶瓷与强晶界强度结合具有更好的侵蚀性，尤其是在高角度冲击下。