Al2O3陶瓷材料的增韧
所以,ZrO2在Al2O3瓷中的作用是以相变增韧为主的复合增韧。
按道理,有类似ZrO2马氏体相变的材料皆可作为增韧相,但目
前其它相变增韧相在陶瓷材料的研究中不多见。而且在高温下,这些相变会反向,增韧作用失效。鉴于此Zhou等[23]研讨了相变SiC晶须和相变SiC颗粒对Al2O3瓷韧性的影响,发现二者能相互影响,其协同效应能提高陶瓷韧性,克服了高温下PSZ增韧性能差的缺点。
1.5 弥散增韧
目前这方面应用的主要还是Zener增韧增强理论。加入基体的微
细粉,靠产生钉扎作用来抑制晶界移动,细化晶粒来提高韧性。
添加的粉末种类较多,其中金属的塑性好,曾一度受到人们的关
注。材料在受力时,金属的塑性变形能消耗一部分负荷的能量,以弥补陶瓷缺乏塑性的弱点。另一方面,金属与陶瓷的线胀系数相差较大,冷却时,金属的收缩大于陶瓷而在陶瓷晶界表面产生压应力,晶界得到加强,造成穿晶断裂的可能性增加,韧性提高。如李国军[24]以Ni为弥散相,Ni颗粒位于三角晶界,随着含量的增加,断裂方式由沿晶转为穿晶断裂。在一定范围内,Ni含量增加,穿晶断裂的比例会上升,韧性可提高35%左右。
除了Ni以外,还有Cu,Mo,Cr,W,Co等多种[25]。它们能使基体
晶粒细化,产生裂纹桥联机制而增加Al2O3瓷的韧性。但金属的含量增加,材料的强度、硬度下降。研究发现,金属与陶瓷的润湿性对整个材料的韧性等性能有很大影响。最初是想集金属、陶瓷的优点于一身,但事与愿违。只有Co,Ni等少数金属及合金对某些碳化物的润湿