氧化锆陶瓷的增韧办法

  氧化锆（ZrO2）陶瓷是一种具有共同物理化学功用的特种陶瓷，在电子陶瓷、功用陶瓷和结构陶瓷中的运用发展迅速。但氧化锆陶瓷资料的丧命缺陷是脆性大、可靠性低、重复性低，严重影响了其运用场景规模。只要进步氧化锆陶瓷的开裂耐性，强化资料，进步其可靠性和惯例运用的寿数，氧化锆陶瓷才干真实成为一种运用广泛的新资料。氧化锆陶瓷的增韧技能一直是陶瓷研讨的热门。现在，陶瓷增韧办法主要有相变增韧、颗粒增韧、纤维增韧、自增韧、涣散增韧、协同增韧、纳米增韧等。

  相增韧相增韧是指亚稳态四方相t-ZrO2在裂纹顶级应力场的效果下产生相变，构成单斜相，导致体积胀大，然后在裂纹上构成压应力，阻止裂纹扩展，添加耐性的效果。此外，外部条件（如激光冲击、疲惫开裂耐性、低温、晶粒尺度和含量、临界改动能等）对氧化锆陶瓷的相增韧有很大影响。假如相变产生较大的应力和体积改动，则产品简单开裂。因而，在出产的悉数过程中应防止外部要素对氧化锆陶瓷相增韧的影响。

  颗粒增韧颗粒增韧是指以颗粒为增韧剂，参加ZrO2陶瓷粉体中的办法。尽管其效果不如晶须和纤维，但假如颗粒类型、粒径、含量和基体资料挑选妥当，仍是有必定的强效的。长处是简单易行，在增韧的一起还能进步高温强度和高温蠕变功用。颗粒增韧的增韧机制最重要的包括基体晶粒的细化和裂纹转向分叉。

  纤维增韧纤维晶须增韧的原理是接近裂纹顶级的晶体因变形给裂纹外表添加闭合应力，抵消裂纹顶级的外应力，钝化裂纹扩展，然后增强耐性。此外，裂纹扩展时，柱状晶被拉出时有必要战胜摩擦力，这也起到增韧的效果。

  自增韧因为柱状晶的存在，氧化锆陶瓷在开裂过程中裂纹会产生偏转，然后改动和添加裂纹扩展的途径，然后钝化裂纹，添加裂纹扩展阻力，完成增韧。

  涣散增韧涣散增韧主要是指四方ZrO2颗粒对陶瓷基体的增韧。除了相增韧机制外，还有第二相粒子的涣散增韧机制。在裂纹扩展之前，首先要战胜陶瓷自身的内部剩余应变能，以到达增韧的意图。

  微裂纹增韧微裂纹增韧是指在裂纹应力顶级参加耐性资料引起微裂纹，以到达涣散应力的意图，下降裂纹推进力，来进步资料的耐性。当资料阅历相变时，通常会导致剩余应变能效应和微裂纹。因而，相变增韧效果明显。

  复合增韧复合增韧是指在ZrO2陶瓷实践增韧过程中一起运用几种增韧机制，来进步ZrO2陶瓷的增韧效果。在实践运用过程中，依据所制备的氧化锆陶瓷资料的不同功用挑选详细的增韧机理。

  现在，关于纳米增韧的学术观点主要有三种，即：细化理论、跨晶理论和“钉扎”理论。

  细化理论以为，纳米相的引进能按捺基体晶粒的反常成长，使基体结构均匀细化，进步纳米氧化物陶瓷复合资料的强度和耐性。

  跨晶理论以为，在纳米复合资料中，以纳米颗粒为中心的基体颗粒细密化，纳米颗粒被包裹在基体晶粒内部，构成“晶内”结构。这样做才干够削弱主晶界的效果，诱发穿晶开裂，在资料开裂时产生穿晶开裂而不是沿晶开裂，然后进步

  “钉扎”理论以为，存在于基体晶界的纳米颗粒产生“钉扎”效应，约束了晶界滑移、孔隙和蠕变的产生。晶界的增强导致纳米氧化锆多相陶瓷耐性的进步。