氧化铝陶瓷的增韧方法有哪些

科众陶瓷是一家技术专业生产氧化铝陶瓷的陶瓷厂商，是集烧结、成型、加工、检测氧化铝陶瓷为一体的陶瓷厂家。因氧化铝陶瓷优异性能被广泛的运用，其韧化也成为现需求的技术之一。下面由科众陶瓷带大家了解下氧化铝陶瓷的增韧方法。
 

氧化铝陶瓷坩埚支架

氧化铝陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、质量轻、成本低等优点，是目前世界上生产量最大、应用面最广的工业陶瓷材料。工业陶瓷中常用的氧化铝陶瓷有：陶瓷柱塞、陶瓷坩埚、陶瓷吸嘴、陶瓷轴套、陶瓷法兰等等氧化铝精密陶瓷零部件。
 

氧化铝精密陶瓷的增韧方法：

一、氧化铝增韧

对氧化铝陶瓷的增韧是目前使用最多的增韧方法是ZrO2（VK-R30）增韧。当氧化铝中加入纯Zr0（VK-R30），粒子形成ZrO2增韧氧化铝精密陶瓷时，当添加含量适当时，可使韧性显著提高。其韧化效果主要来源于以下机理：

1.使氧化铝晶粒基体细化。

2.氧化锆相变韧化。

3.显微裂纹韧化。

4. 裂纹转向与分叉。

商用高纯氧化铝精密陶瓷与ZrO2（VK-R30）增韧氧化铝陶瓷力学性能对比99%氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷增韧氧化铝陶瓷。

密度 3.85 3.93

抗折强度 350MPa 480MPa

抗压强度 3600MPa 3300MPa

硬度 1900HV 1600HV

抗冲击强度 5MPam1/2 7MPam1/2

二、晶须、纤维增韧

晶须是具有一定长径比(直径0.1—1.8 um，长35-l50um)，且缺陷少的陶瓷单晶。具有很高的强度，是一种非常好的陶瓷基复合材料的增韧增强体；纤维长度较陶瓷晶须长数倍，也是一种很好的陶瓷增韧体，同时两者可复合实用。用SiC、Si3N4等晶须或C、SiC等长纤维对氧化铝陶瓷进行复合增韧。晶须或纤维的加入可以增加断裂表面，即增加了裂纹的扩展通道。当裂纹扩展的剩余能量渗入到纤维(晶须)，发生纤维(晶须)的拔出、脱粘和断裂时，导致断裂能被消耗或裂纹扩展方向发生偏转等，从而使复合材料韧性得到提高。但当晶须、纤维含量较高时，由于其拱桥效应而使致密化变得困难，从而引起密度的下降和性能下降。
 

氧化铝陶瓷绝缘柱

三、颗粒增韧

在氧化铝精密陶瓷材料中加入一定粒度的具有高弹性模量的颗粒(如SiC、TiC、TiN等)可以在材料断裂时促使裂纹发生偏转和分叉，消耗断裂能，从而提高韧性。尽管颗粒增韧效果不如晶须、纤维，但用颗粒作为增韧剂制作颗粒增韧陶瓷基复合材料，其原料混合均匀化及烧结致密化都比纤维、品须复合材料简便易行。纳米颗粒复相陶瓷是在陶瓷基体中引入纳米级的第二相增强粒子，通常小于0.3um，可使材料的室温和高温性能大幅度提高，特别是强度值，上升幅度更大。

四、 氧化铝自增韧

采用纳米级的氧化铝粉末制备的陶瓷不加增塑剂仍旧在低温下显出极好的超塑性。纳米原料对改善陶瓷晶粒的形状、品界特性等起到了很好的效果。通过合理选择成分及工艺，使一部分氧化铝晶粒在烧结中原位发育成具有较高长径比的柱状晶粒，从而获得晶须的一种增韧机制。这也称为原位增韧，这种技术消除了基体相与增强相界面的不相容性，保证了基体相与增强。

另外，控制显微结构；改变晶粒形状、粒径、品界特性、气孔率等提高其断裂韧性；使用亚微细且各向分布均匀氧化铝；提高氧化铝粉纯度，改善组织结构。这些都是增加氧化铝陶瓷韧性的有效手段。