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　　標簽氧化鋁高（gāo）純氧化鋁氧化鋁陶瓷增韌技術陶瓷脆性 [導（dǎo）讀（dú）] 氧化鋁（lǚ）陶瓷增韌。

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　　作為先進陶瓷材料家族中為古老的一個成員，Al2O3陶瓷具有其他陶瓷材料不可比擬（nǐ）的（de）優異性能，如低成本、高強高硬（yìng）、耐（nài）高溫、耐磨損、耐腐蝕等，在（zài）國防工業、航空航天以（yǐ）及生物醫療（liáo）等領域得到了廣泛的應用。

　　然而，與眾多單體陶瓷材料類似，Al2O3陶瓷晶體結構中（zhōng）原子排列的特征決定了其無法具（jù）有類似於金屬材料的塑性變形能力，因（yīn）此在斷裂過程中除了通過產生新的斷裂麵來增加表麵能之外，幾（jǐ）乎沒有其他消耗（hào）斷裂能的方式，這導致了Al2O3陶瓷的一個（gè）致命弱點——脆性。

　　Al2O3陶瓷的脆性本質是難以（yǐ）改（gǎi）變的，但可以采取一（yī）些途徑予以改善。經過多年發展，形成了以引入增韌相材料為主的提升Al2O3陶瓷韌性的方法。

　　顆粒增韌（rèn）

　　顆粒增（zēng）韌是提（tí）高陶（táo）瓷材料韌性的（de）簡單方法。對Al2O3陶瓷而言，顆粒增韌相（xiàng）材料主要是高延性的金屬顆粒或高彈性模（mó）量（liàng）的非金屬顆（kē）粒。

　　作為增韌（rèn）相，金屬顆粒主要是通過顆粒拔出、塑性變形等增韌機製促使（shǐ）Al2O3基體裂（liè）紋（wén）偏轉。此外，金屬顆粒可以（yǐ）一定（dìng）程度上抑製Al2O3晶（jīng）粒生長，進而改善Al2O3陶瓷的燒結特性。常見的金（jīn）屬顆粒主（zhǔ）要有Al、Ni、Ti、Cu和Fe等。

　　然而，由於金屬顆粒（lì）的彈性模量一般低於Al2O3陶瓷，因（yīn）此金屬顆粒增韌Al2O3複合材料具有相對偏低的硬度和強度。作為增韌相，高彈性模量的非金屬顆粒能夠提高（gāo）Al2O3陶瓷的韌性，其增韌機製主（zhǔ）要有顆粒拔出、釘紮和裂紋偏轉、橋聯等。常（cháng）見的非金屬顆粒主要有SiC、Si3N4、TiC等。 來源：浙江蔚藍航盾精密陶瓷科技有（yǒu）限公司

　　相變增韌

　　純ZrO2在1000℃附近有固相轉變：正方相(t)→單（dān）斜相(m)，屬於馬氏體轉變，將產生約3%~5%的體積膨脹。當裂（liè）紋（wén）擴展進入含有t-ZrO2晶粒（lì）的區域時，在裂紋尖 端應力場（chǎng）的（de）作用下，在裂紋尖 端形成（chéng）過程區，即過程區內的t-ZrO2將發生t→m相變，因而除產生新的斷裂表麵而吸（xī）收能量外，還因（yīn）相變時的體積效（xiào）應（yīng）(膨脹)而（ér）吸收能量。同（tóng）時由於過程區內t→m相（xiàng）變粒子（zǐ）的體積膨脹而對裂紋產生壓（yā）應力，阻礙裂紋擴展。具（jù）體體現在裂紋尖 端應力強度因子降低，即應力誘發的這種組織轉變消耗了外加應力，降（jiàng）低了（le）裂紋（wén）尖 端應（yīng）力強度因子（zǐ）。相對（duì）而（ér）言，即是提高了材料的裂紋尖 端臨界應力強度因子--斷裂韌性。 ZTA陶瓷，來源（yuán）：法國Nanoe 將ZrO2的t→m相變韌化作用及由於t→m相變而派生出來的顯微（wēi）裂紋韌化與殘餘應力韌化作用引入Al2O3基（jī）體(即ZTA陶瓷)，可使韌性得（dé）到顯著提高。

　　纖（xiān）維、晶須增韌

　　用纖維(或晶須)以一定的方式加（jiā）入到陶瓷（cí）的基體中去，一方麵可以（yǐ）使高強度的纖維（wéi）(晶須)來分（fèn）擔外加的負荷，另一方麵可以利用纖維(或晶須（xū）)與陶瓷（cí）基體的弱的界麵結（jié）合來造就對外來能量的吸（xī）收係統，從而達到（dào）改善陶瓷材料脆性的目的。 碳納米管與石（shí）墨烯自發現以來，一直是國際上眾（zhòng）多科學家關注和研究的前沿性課題，目前已有研究人員將其（qí）引入氧化鋁陶（táo）瓷中，發現其可以起到增韌氧（yǎng）化（huà）鋁陶瓷（cí）的作用。

　　複（fù）合（hé）增（zēng）韌

　　隨著對Al2O3陶瓷增韌的研究深入，為充分利用（yòng）不同增（zēng）韌方法（fǎ）的優點，彌補各自的不足，形成了多元（yuán）協同增（zēng）韌方法，即通過兩種及以（yǐ）上的一元增韌方法協同作用進一步提高增韌效果的方法。多元協同（tóng）增韌方法已受到（dào）研究人員的廣泛關注，常見的多元（yuán）協同增韌（rèn）方法有：顆（kē）粒/晶須、顆粒/相變、相變/晶須、石墨（mò）烯(碳納米管)/顆粒(或相變、晶須)等。 例如，將ZrO2相變（biàn）增韌和晶須增（zēng）韌這兩種增韌同（tóng）時應用到Al2O3陶瓷中，產生（shēng）十分明顯的增韌效果。 納米技（jì）術（shù）增韌 1987年德國的Karch等人首 次報道了（le）所研製的納米陶瓷具有高韌性與低溫超塑（sù）性行為，其研究結果第 一次向世界展示了納（nà）米陶瓷潛在的優異性能，為解決長期（qī）困擾人們的陶（táo）瓷（cí）的脆性問題提供了一（yī）條新的思路。 在1990年，科學家Cahn指出：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的（de）戰略途徑”。 一方麵，納米陶瓷由於晶粒的細化，晶界數量會（huì）大大增（zēng）加，同時納米陶瓷的氣孔和缺陷尺寸減小（xiǎo）到一定尺寸就不會影響到材料的宏觀強度，結果可使材料的強度、韌性大大增加。另一方麵，在陶瓷（cí）基體中（zhōng）引入納米分（fèn）散相並進行複合，不僅可大幅度提高其強度和韌性，明顯改善其耐高溫性能，而且也能提高材料的硬度（dù）、彈性模量和抗高溫蠕變等性（xìng）能。因此，氧（yǎng）化鋁陶（táo）瓷納米化及納米複合目前已成為改善其斷裂韌（rèn）性的重要途徑之一。

　　自增韌

　　通過（guò）引入添加劑或晶種來（lái）誘導等（děng）軸狀Al2O3晶粒異向（xiàng）生長成為如板狀、棒狀、長柱狀形貌的晶粒來（lái）形成自（zì）增韌Al2O3陶瓷得到了（le）廣泛的研究。其增韌機製是類似於晶須（xū）對材料的裂紋橋聯增韌、裂紋偏轉（zhuǎn）和晶粒拔出效應（yīng），其中（zhōng）橋聯增韌是主要增韌機製。

　　參考來源： [1]張月林等.氧化鋁陶瓷增韌的研究進展（zhǎn） [2]路學成等.氧化鋁陶（táo）瓷增（zēng）韌（rèn）技術及機理 [3]張敬強.氧化鋁陶瓷增韌的研究現狀 [4]黃勇等.氧化鋁陶瓷增（zēng）韌研究進展 (中（zhōng）國粉體網/山川) 注：圖片非商業用途（tú），存在侵權告知刪除