本论文以纳米γ-Al₂O₃为主要原料,采用热膨胀仪、X—射线衍射、动态激光光散射仪、扫描电镜和红外光谱等分析测试手段,对其烧结致密化过程、显微结构的变化及烧结中发生的相变过程进行研究,并分析相变对致密化过程的影响及其相变与粒径尺寸之间的关系。 对粒径分别为1～2μm及10～50nm的γ-Al₂O₃烧结曲线进行比较,整个收缩过程中,纳米样品收缩速率大于微米样品,且收缩完成的温度低,总收缩量大,可达23.28%。在相变烧结阶段,纳米样品在900～1170℃发生相变,相变收缩达11.28%,微米样品在960～1230℃相转变,收缩量为12.32%,大于纳米样品。 研究了纳米γ-Al₂O₃致密化过程及其显微结构的变化:烧结初期,发生γ→δ→θ的过渡型相变,对致密化收缩影响很小。950℃进入烧结中期,α相变导致的体积收缩减小了体积扩散阻力,烧结驱动力大,加快了致密化过程。烧结后期,晶粒长大迅速,致密度进一步提高。随温度升高气孔率减小,烧结完成后存在大量形状各异的晶内气孔,尺寸均在200nm以上。晶粒形状变化为圆粒状_次圆粒状→短柱状→不规则多边形粒状。 相变对致密化的影响:950℃～1170℃发生θ→α的相变,该重构型相变属于非均质孕核过程,新相成核和生长同时进行,使新相晶粒尺寸分布范围为50～300nm,相变后显微结构不均匀,导致烧结体内存在大量的晶内气孔。 在研究纳米γ-Al₂O₃相变与粒径尺寸变化关系时发现,有新相形成时,粒径尺寸减小,新相长大则粒径尺寸增加。随着温度的升高,粒径尺寸的变化存在三个明显减小的阶段,对应三个新相的形成。