什麼(me)是(shì)氧化鋁(lǚ)陶瓷的(de)增韌,其(qí)方(fāng)法有(yǒu)哪些？
氧化鋁(lǚ)陶瓷和(hé)增韌固名(míng)思(sī)義就(jiù)是(shì)对(duì)陶瓷的(de)韌度(dù)調整增加，氧化鋁(lǚ)增韌陶瓷在(zài)航天航空等斟防尖端技術(shù)領域和(hé)機(jī)械、冶金(jīn)、化工等一(yī)般工業領域均有(yǒu)着广闊的(de)應(yìng)用前(qián)景，但其(qí)最(zuì)致(zhì)命的(de)力學(xué)弱(ruò)點(diǎn)便是(shì)其(qí)本(běn)身(shēn)的(de)脆性(xìng)，这(zhè)是(shì)由这(zhè)類(lèi)材料的(de)結構特(tè)點(diǎn)所(suǒ)決定(dìng)的(de)。
陶瓷材料中(zhōng)的(de)化學(xué)鍵以(yǐ)共(gòng)價鍵和(hé)離子鍵为(wèi)主(zhǔ)，这(zhè)两(liǎng)類(lèi)化學(xué)鍵都具有(yǒu)強(qiáng)的(de)方(fāng)向性(xìng)和(hé)較高(gāo)的(de)結合強(qiáng)度(dù)，这(zhè)就(jiù)使得結構中(zhōng)難以(yǐ)發(fà)生(shēng)顯著的(de)位(wèi)錯運動(dòng)。因(yīn)而(ér)限制了其(qí)實(shí)際應(yìng)用範圍的(de)進(jìn)一(yī)步推广。因(yīn)此(cǐ)，陶瓷特(tè)别是(shì)氧化鋁(lǚ)陶瓷的(de)韌化變(biàn)成(chéng)了近年(nián)来(lái)結構陶瓷材料研究的(de)核心(xīn)課題(tí)。
氧化鋁(lǚ)陶瓷的(de)增韌方(fāng)法:
一(yī)、氧化锆增韌 对(duì)氧化鋁(lǚ)陶瓷的(de)增韌是(shì)目前(qián)使用最(zuì)多(duō)的(de)增韌方(fāng)法是(shì)納米氧化锆（VK-R50）增韌。當氧化鋁(lǚ)中(zhōng)加入純Zr02（VK-R50），粒(lì)子形成(chéng)ZrO2（VK-R50）增韌氧化鋁(lǚ)陶瓷时(shí)，當添加含量(liàng)适當时(shí)，可(kě)使韌性(xìng)顯著提(tí)高(gāo)。其(qí)韌化效果(guǒ)主(zhǔ)要(yào)来(lái)源于(yú)以(yǐ)下(xià)機(jī)理(lǐ)：1.使氧化鋁(lǚ)晶粒(lì)基體(tǐ)细(xì)化。2. 氧化锆相變(biàn)韌化。3.顯微裂紋韌化。4. 裂紋轉(zhuǎn)向與(yǔ)分(fēn)叉(chā)。 使用高(gāo)純氧化鋁(lǚ)陶瓷與(yǔ)ZrO2（VK-R50）增韌氧化鋁(lǚ)陶瓷力學(xué)性(xìng)能(néng)对(duì)比： 99%氧化鋁(lǚ)陶瓷 氧化锆增韌氧化鋁(lǚ)陶瓷 密度(dù) 3.85 3.93 抗折強(qiáng)度(dù) 350MPa 480MPa 抗压強(qiáng)度(dù) 3600MPa 3300MPa 硬(yìng)度(dù) 1900HV 1600HV 抗沖擊強(qiáng)度(dù) 5MPam1/2 7MPam1/2
二(èr)、晶须、纤維增韌 晶须是(shì)具有(yǒu)一(yī)定(dìng)长徑比(直(zhí)徑0.1—1.8 um，长35-l50um)，且(qiě)缺陷少(shǎo)的(de)陶瓷單晶。具有(yǒu)很高(gāo)的(de)強(qiáng)度(dù)，是(shì)一(yī)種(zhǒng)非(fēi)常好(hǎo)的(de)陶瓷基複合材料的(de)增韌增強(qiáng)體(tǐ)；纤維长度(dù)較陶瓷晶须长数倍，也(yě)是(shì)一(yī)種(zhǒng)很好(hǎo)的(de)陶瓷增韌體(tǐ)，同(tóng)时(shí)两(liǎng)者(zhě)可(kě)複合實(shí)用。用SiC、Si3N4等晶须或(huò)C、SiC等长纤維对(duì)氧化鋁(lǚ)陶瓷進(jìn)行複合增韌。晶须或(huò)纤維的(de)加入可(kě)以(yǐ)增加斷裂表(biǎo)面(miàn)，即增加了裂紋的(de)擴展(zhǎn)通(tòng)道(dào)。當裂紋擴展(zhǎn)的(de)剩餘能(néng)量(liàng)滲入到(dào)纤維(晶须)，發(fà)生(shēng)纤維(晶须)的(de)拔出(chū)、脫粘和(hé)斷裂时(shí)，導致(zhì)斷裂能(néng)被(bèi)消耗或(huò)裂紋擴展(zhǎn)方(fāng)向發(fà)生(shēng)偏轉(zhuǎn)等，從而(ér)使複合材料韌性(xìng)得到(dào)提(tí)高(gāo)。但當晶须、纤維含量(liàng)較高(gāo)时(shí)，由于(yú)其(qí)拱橋(qiáo)效應(yìng)而(ér)使致(zhì)密化變(biàn)得困難，從而(ér)引起(qǐ)密度(dù)的(de)下(xià)降和(hé)性(xìng)能(néng)下(xià)降。
三(sān)、颗(kē)粒(lì)增韌 在(zài)氧化鋁(lǚ)材料中(zhōng)加入一(yī)定(dìng)粒(lì)度(dù)的(de)具有(yǒu)高(gāo)彈性(xìng)模量(liàng)的(de)颗(kē)粒(lì)(如(rú)SiC、TiC、TiN等)可(kě)以(yǐ)在(zài)材料斷裂时(shí)促使裂紋發(fà)生(shēng)偏轉(zhuǎn)和(hé)分(fēn)又，消耗斷裂能(néng)，從而(ér)提(tí)高(gāo)韌性(xìng)。盡管(guǎn)颗(kē)粒(lì)增韌效果(guǒ)不(bù)如(rú)晶须、纤維，但用颗(kē)粒(lì)作(zuò)为(wèi)增韌劑制作(zuò)颗(kē)粒(lì)增韌陶瓷基複合材料，其(qí)原料混合均勻化及(jí)燒結致(zhì)密化都比纤維、品须複合材料簡便易行。納米颗(kē)粒(lì)複相陶瓷是(shì)在(zài)陶瓷基體(tǐ)中(zhōng)引入納米級的(de)第(dì)二(èr)相增強(qiáng)粒(lì)子，通(tòng)常小于(yú)0.3um，可(kě)使材料的(de)室(shì)温(wēn)和(hé)高(gāo)温(wēn)性(xìng)能(néng)大(dà)幅度(dù)提(tí)高(gāo)，特(tè)别是(shì)強(qiáng)度(dù)值，上(shàng)升(shēng)幅度(dù)更(gèng)大(dà)。
四(sì)、 氧化鋁(lǚ)自(zì)增韌 采用納米氧化鋁(lǚ)（VK-L30）粉末(mò)制備的(de)陶瓷不(bù)加增塑劑仍旧(jiù)在(zài)低(dī)温(wēn)下(xià)顯出(chū)极好(hǎo)的(de)超塑性(xìng)。納米氧化鋁(lǚ)（VK-L30）对(duì)改善陶瓷晶粒(lì)的(de)形狀、品界特(tè)性(xìng)等起(qǐ)到(dào)了很好(hǎo)的(de)效果(guǒ)。通(tòng)过(guò)合理(lǐ)選擇成(chéng)分(fēn)及(jí)工藝，使一(yī)部(bù)分(fēn)氧化鋁(lǚ)晶粒(lì)在(zài)燒結中(zhōng)原位(wèi)發(fà)育成(chéng)具有(yǒu)較高(gāo)长徑比的(de)柱(zhù)狀晶粒(lì)，從而(ér)獲得晶须的(de)一(yī)種(zhǒng)增韌機(jī)制。这(zhè)也(yě)稱为(wèi)原位(wèi)增韌，这(zhè)種(zhǒng)技術(shù)消除了基體(tǐ)相與(yǔ)增強(qiáng)相界面(miàn)的(de)不(bù)相容性(xìng)，保證了基體(tǐ)相與(yǔ)增強(qiáng)相的(de)热(rè)力學(xué)穩定(dìng)，並(bìng)使界面(miàn)干(gàn)淨，結合良好(hǎo)。
另(lìng)外(wài)，控制顯微結構；改變(biàn)晶粒(lì)形狀、粒(lì)徑、品界特(tè)性(xìng)、气(qì)孔率等提(tí)高(gāo)其(qí)斷裂韌性(xìng)；使用亚微细(xì)且(qiě)各(gè)向分(fēn)布(bù)均勻氧化鋁(lǚ)；提(tí)高(gāo)氧化鋁(lǚ)粉純度(dù)，改善组織結構。这(zhè)些都是(shì)增加氧化鋁(lǚ)陶瓷韌性(xìng)的(de)有(yǒu)效手(shǒu)段(duàn)。
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