Al2O3基陶瓷材料以其精良的耐磨性、耐高温、耐侵蚀、硬度高，且化学不变性强等特点，具备宽阔的运用前程。但是其毛病是韧性低，轻易产生脆断，是以，升高氧化铝陶瓷材料的韧性是其能够在各个周围中进一步推行运用的前提。

图1耐磨氧化铝孔板（顺鹏新材料）

氧化铝陶瓷罕见的增韧法子紧要有颗粒弥漫增韧、相变增韧、晶须增韧、原位成长增韧、复合协同增韧等方法。

一、颗粒弥漫增韧

颗粒弥漫增韧主若是在Al2O3陶瓷基体中参与高弹性模量的非金属或具备延性的金属做为第二相粒子，高弹性模量颗粒在基体材料拉伸时反对横向截面的萎缩。要到达和基体类似的横向萎缩，确定补充纵向拉应力，使材料加强。补充外界拉应力就使材料损耗更多的能量，是以具备增韧成效。颗粒弥漫增韧Al2O3基陶瓷材料紧要分为金属颗粒增韧和非金属颗粒增韧。

1金属颗粒增韧

Al2O3基陶瓷材料能够经过增加金属颗粒相升高其力学本能，颗粒弥漫相能够引入延性金属相。暂时，延性金属相也被证实是一种很有前程的增韧法子，增加的金属颗粒紧要囊括Al、Ni、Ag、Cu、Fe等。金属颗粒增韧紧要欺诈裂纹顶端未断裂的颗粒在裂纹高低表面起桥联效用，一方面反对裂纹的睁开而减小裂纹顶端的应力强度因子，另一方面因裂纹伸展而使颗粒产生塑性变形，损耗裂纹顶端的能量，到达增韧的宗旨。

图2金属颗粒桥联增韧示企图

日本大阪大学的探索人员制备出了由氧化铝（Al2O3）陶瓷和钛（Ti）构成的复合材料，即Al2O3/Ti陶瓷基复合材料，具备精良的死板本能，还能够停止电火花加工。它们还将做为一种新式多功效复合材料用于产业产物和生物材料，这类复合材料表面有一层具备抗菌本能和光催化降解混浊物才力的活性表层。

图3Al2O3/Ti陶瓷基复合材料

2非金属颗粒增韧

非金属颗粒增韧是在Al2O3基陶瓷材料增加SiC、TiC、WC、TiB2、ZrB2等非金属纳米颗粒，到达增韧氧化铝基陶瓷材料的宗旨。比如探索者在Al2O3基陶瓷中增加SiC颗粒（nm左右），经过热压烧结法制备Al2O3基陶瓷复合材料，其硬度为23.4Gpa，断裂韧性为4.8MPa·m1/2，相较于纯氧化铝陶瓷（3MPa·m1/2），断裂韧性赢得确定的升高。力学本能升高的原由主若是其断裂表面从沿晶断裂变化成穿晶断裂，使得抗裂纹伸展才力巩固，断裂韧性升高。

二、相变增韧

相变增韧是欺诈ZrO2增韧特点，完成对氧化铝陶瓷材料的增韧。其增韧机理是当含有亚稳四方相ZrO2陶瓷遭到外加应力做历时，此中的四方相ZrO2颗粒会变化成同素异构体单斜ZrO2相，同时产生3%～5%的体积膨胀，吸取应变能并弥合裂纹，进而升高材料的断裂韧性。同时，由于相变所引发的体积膨胀对裂纹产生压应力，妨碍裂纹的伸展，呈此刻裂纹顶端应力强度因子低沉，进而升高抗裂纹伸展才力。并且氧化锆的马氏体相变使Al2O3基体中产生显微裂纹和剩余应力，能使氧化铝陶瓷的韧性升高，韧化的效用紧要来自于晶粒的细化、显微裂纹及裂纹的偏转。

图4裂纹顶端应力引发相变韧化示企图

值得留意是：ZrO2颗粒增韧Al2O3基陶瓷的成效与材料的成份、烧结温度、晶粒尺寸等成分亲昵联系。即便相变增韧成效显然，但是受温度的影响很大，经过参与小量的不变剂，能大大升高陶瓷的高温适应才力，以是相变增韧的法子能赢得广大的推行及运用。

三、晶须、纤维、碳纳米管增韧

1晶须增韧

晶须增韧主若是经过晶须在陶瓷中对裂纹的桥接、钉扎或偏转及晶须的拔出等效用来显著升高Al2O3基陶瓷的韧性。晶须增韧机理紧要有拔出桥接机制和裂纹偏起色制。

（1）拔出桥接机制：晶须的拔出长度存在一个临界值lp。当晶须的某一端距主裂纹间隔小于这一临界值时，晶须以后端拔出；假使晶须的两头到主裂纹的间隔均大于临界拔出长度时，晶须会在拔出的流程中产生断裂。其余，晶须与基体之间的界面分离强度直接影响复合材料的韧化机制和韧化成效。

（2）裂纹偏起色制：当裂纹伸展至晶须相近时，由于晶须的弹性模量较高，使得裂纹不易穿过晶须而产生偏转，大大升高裂纹的伸展间隔，并吸取更多的能量，到达增韧的成效。暂时，晶须自身具备很好的力学本能，使得晶须增韧陶瓷基复合材料赢得速即进展，并成为最有期望的高温布局材料之一。罕用的晶须有SiC、Al2O3、ZrO2、Si3N4和莫来石以及碳纤维等。

图5晶须增韧机制示企图（左图：拔出桥接机制；右图：裂纹偏起色制）

晶须增韧Al2O3基陶瓷是探索得较量早的一种陶瓷基复合材料，在Al2O3中引入宏观晶须能够升高断裂韧性3～4倍，欺诈热压法制备含量为20%～30%SiC晶须增韧的Al2O3基陶瓷，其抗弯强度和断裂韧性离别到达MPa和8～8.5MPa·m1/2。

2纤维增韧

纤维与Al2O3基陶瓷材料到达增韧成效之间需知足2个前提：

一是巩固纤维的弹性系数确定高于氧化铝陶瓷基体；

二是纤维与Al2O3基陶瓷材料之间确定是相容的。

罕用的巩固纤维有：碳纤维、SiC纤维等。Al2O3基体和各类纤维之间的分离不是简洁的混杂物，而是一种有机的复合体，是经过特别薄的界面有机分离在一同。

图6Al2O3基陶瓷绝缘片

3碳纳米管增韧

碳纳米管具备极高的强度、韧性和弹性模量。其模量可达1TMpa，与金刚石模量险些类似，将碳纳米管做为Al2O3基陶瓷材料的巩固体，可呈现出优秀的强度、弹性、抗劳累性及各向同性。

碳纳米管增韧Al2O3基陶瓷材料机理是：欺诈短纤维增韧的效用，碳纳米管力学本能精良，在拔出和断裂时，都要损耗更多的能量，有益于反对陶瓷裂纹的伸展。其它，碳纳米管对陶瓷晶粒的桥联、钉扎等效用，能到达传播和均派载荷的宗旨，使陶瓷裂纹伸展方法由沿晶断裂变化为穿晶断裂，能显著升高Al2O3陶瓷的韧性。碳纳米管还能与陶瓷产生奇特网络布局，使裂纹沿晶界产生偏转，一样有助于升高Al2O3陶瓷的断裂韧性。

四、原位成长晶须增韧

原位成长晶须增韧是经过原位成长的方法来制备晶须，罕用的制备法子是碳热复原法，即经过成长助剂的带领，使先驱体在基体内部遵从特定取向成长陈列，在基体中产生晶须。

该增韧法子好处是：赢得的晶须在基体中散布平均，灵验地升高了晶须在基体中的含量，同时改正了晶须在基体中的平均度，使陶瓷的力学本能到达各向同性的成效。

五、复合增韧

暂时，经过采取多种增韧机制复合的方法升高Al2O3基陶瓷材料韧性遭到广大的

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