Al2O3陶瓷材料的增韧
层状复合陶瓷材料是由多层材料组成。各层的弹性模量、线胀系
数不同,进而导致层间产生宏观应力,在表面产生压应力。受到外力作用时,能最大限度地吸收应变能,并且使裂纹沿界面产生反复偏转、拐折。以此达到提高表面性能和整体韧性的目的。成茵等[1]的Al2O3/Ni层状陶瓷,利用镍的线胀系数约为氧化铝的)倍,在Al2O3层产生应压力,裂纹偏转能力大,所以该材料有较好的韧性。Zimovcak研制的Al2O3 / Al2O3+ZrO2层状材料[2],也是利用从烧结温度冷却时,因线胀系数的不同产生而残余压应力,促使界面裂纹偏转来提高韧性。
陈蓓等[3] 制备的层状ZTA复合陶瓷在相对密度为99%时,断裂
韧性达20Mpa.m1/2。
Tomaszewski在研究TZP/Al2O3层状陶瓷时发现,残余应力会引
起裂纹扩展阻力增加,并产生偏转而韧性得以提高[3]。
层状陶瓷是一新型材料,前景广阔,但其缺点主要是弱夹层会降
低材料强度,平行和垂直于夹层方向的性质差别较大,呈各向异性。所以有人提出了采用强夹层的思路[4],制备出了ZTA/ Al2O3强夹层,冲击韧性达10 Mpa.m1/2以上,是ZTA材料的2.8倍,Al2O3陶瓷的
5.6倍。常旭等[5]通过计算机对层状复合陶瓷进行了模拟,发现如果软层材料的强度太高、太低都会降低整体韧性,而提高硬、软层层厚和弹性模量之比,硬层均匀性均可提高陶瓷韧性。这为层状增韧陶瓷提供了一定的研究思路和优化途径。
1.2 纤维复合增韧