氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)件增韌的方法

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一、氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)件增韌的方法:

1、納米氧化鋯增韌：這是使用最普遍的一種方法

對(duì)氧化鋁陶瓷的增韌是目前使用最多的增韌方法是納米氧化鋯（VK-R30）增韌。當(dāng)氧化鋁中加入純Zr02（VK-R30）粒子形成ZrO2增韌氧化鋁陶瓷時(shí)，當(dāng)添加含量在10%-15%時(shí)，可使韌性顯著提高。其韌化效果主要來(lái)源于以下機(jī)理：1.使氧化鋁晶?；w細(xì)化。2. 氧化鋯相變韌化。3.顯微裂紋韌化。4. 裂紋轉(zhuǎn)向與分叉。

純氧化鋁陶瓷與納米氧化鋯ZrO2（VK-R30）增韌氧化鋁陶瓷力學(xué)性能對(duì)比：

99%氧化鋁陶瓷     納米氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷

密度       3.85               3.93

抗折強(qiáng)度  350MPa            480MPa

抗壓強(qiáng)度  3600MPa           3300MPa

硬度      1900HV            1600HV

抗沖擊強(qiáng)度 5MPam1/2         7MPam1/2

2，納米氧化鋁增韌

采用納米氧化鋁（VK-L30）粉末制備的陶瓷不加增塑劑仍舊在低溫下顯出極好的超塑性。納米氧化鋁（VK-L30）對(duì)改善陶瓷晶粒的形狀、品界特性等起到了很好的效果。通過(guò)合理選擇成分及工藝，使一部分氧化鋁晶粒在燒結(jié)中原位發(fā)育成具有較高長(zhǎng)徑比的柱狀晶粒，從而獲得晶須的一種增韌機(jī)制。這也稱為原位增韌，這種技術(shù)消除了基體相與增強(qiáng)相界面的不相容性，保證了基體相與增強(qiáng)相的熱力學(xué)穩(wěn)定，并使界面干凈，結(jié)合良好。

另外，控制顯微結(jié)構(gòu)；改變晶粒形狀、粒徑、品界特性、氣孔率等提高其斷裂韌性；使用亞微細(xì)且各向分布均勻氧化鋁；提高氧化鋁粉純度，改善組織結(jié)構(gòu)。這些都是增加氧化鋁陶瓷韌性的有效手段。

二：氧化鋯陶瓷結(jié)構(gòu)件增韌的方法：

1，納米氧化鋯（VK-R30Y3）增韌：

第一種是“細(xì)化理論”，認(rèn)為納米級(jí)氧化鋯（VK-R30Y3,30nm,99.9%）的引入能抑制基體晶粒的異常長(zhǎng)大，使基體結(jié)構(gòu)均勻細(xì)化，從而提高納米陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)度韌性。第二種的“穿晶理論”，認(rèn)為納米復(fù)合材料中，基體顆粒以納米顆粒為核發(fā)生致密化而將納米顆粒包裹在基體晶粒內(nèi)部形成“晶內(nèi)型”結(jié)構(gòu)。這樣便能減弱主晶界的作用，誘發(fā)川晶斷裂，使材料斷裂時(shí)產(chǎn)生川晶斷裂而不是沿晶斷裂，從而提高納米陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)度和韌性。第三種是“針孔”理論，認(rèn)為存在于基體晶界的納米顆粒產(chǎn)生針孔效應(yīng)，從而限制了晶界滑移和空穴，蠕變的發(fā)生。晶界的增強(qiáng)導(dǎo)致納米復(fù)相陶瓷韌性的提高。

   納米復(fù)相陶瓷的力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)觀察研究表明：納米復(fù)相陶瓷具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)。

1）納米復(fù)相陶瓷力學(xué)性能顯著提高，提高的程度有時(shí)達(dá)數(shù)倍。

2）納米復(fù)相陶瓷具有多重界面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先，微米級(jí)的基體顆粒0.5-5um形成主晶界，

其次，彌散的顆粒往往不在主晶界，而是處在基體顆粒的內(nèi)部，形成晶內(nèi)型復(fù)合結(jié)構(gòu)，在納米顆粒與主晶界顆粒間形成次級(jí)晶界。晶內(nèi)結(jié)構(gòu)和次級(jí)晶界是陶瓷基復(fù)合材料出現(xiàn)的新的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)存在對(duì)材料的力學(xué)性能有重要影響。

在納米復(fù)相陶瓷中，微米或亞微米基體晶粒與納米增強(qiáng)相顆粒共存，納米顆粒分布在材料基體晶粒內(nèi)部，增強(qiáng)了晶界強(qiáng)度，大幅度提高材料的力學(xué)性能和可靠性，使易碎的陶瓷可以變成富有韌性的特殊材料，因此納米復(fù)相陶瓷成為最接近實(shí)用化的納米陶瓷。

3mol釔穩(wěn)定納米氧化鋯技術(shù)指標(biāo)：