基本介紹
- 中文名：氧化鋁增韌陶瓷
- 所屬領域：工業陶瓷
簡介,增韌方法,
簡介
在航天航空等斟防尖端技術領域和機械、冶金、化工等一般工業領域均有著廣闊的套用前景，但其最致命的力學弱點便是其本身的脆性，這是由這類材料的結構特點所決定的。陶瓷材料中的化學鍵以共價鍵和離子鍵為主，這兩類化學鍵都具有強的方向性和較高的結合強度，這就使得結構中難以發生顯著的位錯運動。因而限制了其實際套用範圍的進一步推廣。因此，陶瓷特別是氧化鋁陶瓷的韌化變成了近年來結構陶瓷材料研究的核心課題。
增韌方法
一、氧化鋯增韌
對氧化鋁陶瓷的增韌是目前使用最多的增韌方法是ZrO2（VK-R30）增韌。當氧化鋁中加入純Zr0（VK-R30），粒子形成ZrO2增韌氧化鋁陶瓷時，當添加含量適當時，可使韌性顯著提高。其韌化效果主要來源於以下機理：1.使氧化鋁晶粒基體細化。2. 氧化鋯相變韌化。3.顯微裂紋韌化。4. 裂紋轉向與分叉。
商用高純氧化鋁陶瓷與ZrO2（VK-R30）增韌氧化鋁陶瓷力學性能對比
99%氧化鋁陶瓷 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷
密度 3.85 3.93
抗折強度 350MPa 480MPa
抗壓強度 3600MPa 3300MPa
硬度 1900HV 1600HV
抗衝擊強度 5MPam1/2 7MPam1/2
二、晶須、纖維增韌
晶須是具有一定長徑比(直徑0.1—1.8 um，長35-l50um)，且缺陷少的陶瓷單晶。具有很高的強度，是一種非常好的陶瓷基複合材料的增韌增強體；纖維長度較陶瓷晶須長數倍，也是一種很好的陶瓷增韌體，同時兩者可複合實用。用SiC、Si3N4等晶須或C、SiC等長纖維對氧化鋁陶瓷進行複合增韌。晶須或纖維的加入可以增加斷裂表面，即增加了裂紋的擴展通道。當裂紋擴展的剩餘能量滲入到纖維(晶須)，發生纖維(晶須)的拔出、脫粘和斷裂時，導致斷裂能被消耗或裂紋擴展方向發生偏轉等，從而使複合材料韌性得到提高。但當晶須、纖維含量較高時，由於其拱橋效應而使緻密化變得困難，從而引起密度的下降和性能下降。
三、顆粒增韌
在氧化鋁材料中加入一定粒度的具有高彈性模量的顆粒(如SiC、TiC、TiN等)可以在材料斷裂時促使裂紋發生偏轉和分叉，消耗斷裂能，從而提高韌性。儘管顆粒增韌效果不如晶須、纖維，但用顆粒作為增韌劑製作顆粒增韌陶瓷基複合材料，其原料混合均勻化及燒結緻密化都比纖維、品須複合材料簡便易行。納米顆粒復相陶瓷是在陶瓷基體中引入納米級的第二相增強粒子，通常小於0.3um，可使材料的室溫和高溫性能大幅度提高，特別是強度值，上升幅度更大。
四、 氧化鋁自增韌
