氧化铝陶瓷结构件增韧的方法

氧化铝陶瓷结构件增韧的方法

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一、氧化铝陶瓷结构件增韧的方法:

1、纳米氧化锆增韧：这是使用最普遍的一种方法

对氧化铝陶瓷的增韧是目前使用最多的增韧方法是纳米氧化锆（VK-R30）增韧。当氧化铝中加入纯Zr02（VK-R30）粒子形成ZrO2增韧氧化铝陶瓷时，当添加含量在10%-15%时，可使韧性显著提高。其韧化效果主要来源于以下机理：1.使氧化铝晶粒基体细化。2. 氧化锆相变韧化。3.显微裂纹韧化。4. 裂纹转向与分叉。

纯氧化铝陶瓷与纳米氧化锆ZrO2（VK-R30）增韧氧化铝陶瓷力学性能对比：

99%氧化铝陶瓷     纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷

密度       3.85               3.93

抗折强度  350MPa            480MPa

抗压强度  3600MPa           3300MPa

硬度      1900HV            1600HV

抗冲击强度 5MPam1/2         7MPam1/2

2，纳米氧化铝增韧

采用纳米氧化铝（VK-L30）粉末制备的陶瓷不加增塑剂仍旧在低温下显出极好的超塑性。纳米氧化铝（VK-L30）对改善陶瓷晶粒的形状、品界特性等起到了很好的效果。通过合理选择成分及工艺，使一部分氧化铝晶粒在烧结中原位发育成具有较高长径比的柱状晶粒，从而获得晶须的一种增韧机制。这也称为原位增韧，这种技术消除了基体相与增强相界面的不相容性，保证了基体相与增强相的热力学稳定，并使界面干净，结合良好。

另外，控制显微结构；改变晶粒形状、粒径、品界特性、气孔率等提高其断裂韧性；使用亚微细且各向分布均匀氧化铝；提高氧化铝粉纯度，改善组织结构。这些都是增加氧化铝陶瓷韧性的有效手段。

二：氧化锆陶瓷结构件增韧的方法：

1， 纳米氧化锆（VK-R30Y3）增韧：

第一种是“细化理论”，认为纳米级氧化锆（VK-R30Y3,30nm,99.9%）的引入能抑制基体晶粒的异常长大，使基体结构均匀细化，从而提高纳米陶瓷复合材料强度韧性。第二种的“穿晶理论”，认为纳米复合材料中，基体颗粒以纳米颗粒为核发生致密化而将纳米颗粒包裹在基体晶粒内部形成“晶内型”结构。这样便能减弱主晶界的作用，诱发川晶断裂，使材料断裂时产生川晶断裂而不是沿晶断裂，从而提高纳米陶瓷复合材料强度和韧性。第三种是“针孔”理论，认为存在于基体晶界的纳米颗粒产生针孔效应，从而限制了晶界滑移和空穴，蠕变的发生。晶界的增强导致纳米复相陶瓷韧性的提高。

   纳米复相陶瓷的力学性能与微观结构观察研究表明：纳米复相陶瓷具有两个显著特点。

1） 纳米复相陶瓷力学性能显著提高，提高的程度有时达数倍。

2） 纳米复相陶瓷具有多重界面的内部结构。首先，微米级的基体颗粒0.5-5um形成主晶界，

其次，弥散的颗粒往往不在主晶界，而是处在基体颗粒的内部，形成晶内型复合结构，在纳米颗粒与主晶界颗粒间形成次级晶界。晶内结构和次级晶界是陶瓷基复合材料出现的新的结构形式。这种结构存在对材料的力学性能有重要影响。

在纳米复相陶瓷中，微米或亚微米基体晶粒与纳米增强相颗粒共存，纳米颗粒分布在材料基体晶粒内部，增强了晶界强度，大幅度提高材料的力学性能和可靠性，使易碎的陶瓷可以变成富有韧性的特殊材料，因此纳米复相陶瓷成为最接近实用化的纳米陶瓷。

3mol钇稳定纳米氧化锆技术指标：