中國粉體網(wǎng)訊  目前，研究較多且較有成效的是氧化鋯增韌陶瓷。其中，氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷被證明具有較好的增韌效果。

陶瓷材料的斷裂韌性與同其彈性模量E、泊松比ν及斷裂表面能有關(guān)。由于彈性模量和泊松比是非顯微結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)，所以提高材料的斷裂韌性主要依靠增加斷裂表面能。從斷裂力學(xué)的角度，增加自由表面能形成新生表面，減小氣孔率，減小晶粒尺寸，適當(dāng)?shù)膽?yīng)力誘導(dǎo)相變，形成微裂紋等都可能提高材料的斷裂韌性。

1.應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌

當(dāng)部分穩(wěn)定的t-ZrO2彌散在Al2O3陶瓷基體里，即存在t-ZrO2與m-ZrO2的可逆相變特性，晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變伴隨有3-5％的體積膨脹。同時，由于兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)，燒結(jié)完成后，在冷卻過程中，ZrO2顆粒周圍則有不同的受力情況。

當(dāng)基體對ZrO2顆粒有足夠的壓應(yīng)力，而ZrO2的顆粒度又足夠小，則其相變溫度可降至室溫以下，這樣在室溫時ZrO2仍可保持四方相。當(dāng)材料受到外應(yīng)力時，基體對ZrO2的壓抑作用得到松弛，ZrO2顆粒即發(fā)生t-m相變，形成一相變過程區(qū)。

在過程區(qū)內(nèi)，一方面，由于裂紋擴(kuò)展而產(chǎn)生新的斷裂表面，需要吸收一部分能量；另一方面，相變引起的體積膨脹效應(yīng)也要消耗能量；同時，相變的晶粒由于體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力，阻礙裂紋擴(kuò)展。

由此可見，應(yīng)力誘導(dǎo)的這種組織轉(zhuǎn)變消耗了外加應(yīng)力，降低了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，使得本可以繼續(xù)擴(kuò)展的裂紋因能量消耗造成驅(qū)動力減弱而終止擴(kuò)展，從而提高了材料斷裂韌性。這就是ZrO2的應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌。

微裂紋增韌

t-ZrO2彌散在Al2O3陶瓷基體里時，粒徑d＞dm（ｍ相晶粒的臨界粒徑）的晶粒在冷卻過程中會發(fā)生t-m相變，由于體積效應(yīng)較明顯而誘發(fā)微裂紋。這樣，不論是ZrO2陶瓷在冷卻過程中產(chǎn)生的相變誘發(fā)微裂紋，還是裂紋在擴(kuò)展過程中在其尖端區(qū)域形成的應(yīng)力誘發(fā)相變導(dǎo)致的微裂紋，都將起著分散主裂紋尖端能量的作用，從而降低了裂紋擴(kuò)展驅(qū)動力，提高了材料的韌性，稱為微裂紋增韌。