根據(jù)對(duì)可加工陶瓷可加工機(jī)理的認(rèn)識(shí)，陶瓷工作者們對(duì)陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以期得到性能良好的可加工陶瓷。
在最早的可加工陶瓷一玻璃陶瓷的制備過(guò)程中，Tomoko Uno等在氟云母中加入適量的鋇鹽使材料的強(qiáng)度得到成倍的提高。體系中大量的云母晶體粒徑< lum，在云母晶體的層間鋇以Ba2+形式存在，使得斷裂性能提高，強(qiáng)度可達(dá)350MPa。在這之后，他和他的合作者們又采用熔融法，通過(guò)對(duì)結(jié)晶過(guò)程嚴(yán)格控制．得到含納米四方ZrOv晶體的鈣云母玻璃陶瓷。TEM照片顯示，基體內(nèi)鈣云母晶粒尺寸為：長(zhǎng)0. 5- 2Um，寬0.2-0.5um，粒徑為20- 50um的氧化鋯包覆于其中．這一晶內(nèi)型結(jié)構(gòu)和氧化鋯的相變?cè)鲰g作用使材料表現(xiàn)出很高的抗彎強(qiáng)度工作為耐火度更高的Ti3SiC2，其晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，是Si層通過(guò)TiC八面體連接在一起構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。在SEM下可以看到，Ti3SiC2是由層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的：這種層狀結(jié)構(gòu)在加工時(shí)，會(huì)使裂紋沿層狀界面開(kāi)裂，因而使這種陶瓷更易加工。
Padiure等設(shè)計(jì)了具有弱的相界，細(xì)長(zhǎng)的晶粒和較高內(nèi)應(yīng)力的非均質(zhì)碳化硅。這種非均質(zhì)碳化硅中含有粗糙的長(zhǎng)晶粒和弱的晶界組成。這些微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特征就是損傷模型在赫茲接觸負(fù)荷下的轉(zhuǎn)變：在具有良好的晶界結(jié)合的均質(zhì)碳化硅中，損傷在接觸處以外形成了大量清楚的、常見(jiàn)的錐形裂紋，在非均質(zhì)材料中，這表現(xiàn)為一個(gè)在接觸環(huán)下面形成一個(gè)具有不連續(xù)微觀缺陷的擾動(dòng)區(qū)。在重復(fù)荷載下，非均質(zhì)材料的損傷區(qū)鋪展相對(duì)較快，最終導(dǎo)致晶粒剝落和材料的開(kāi)裂。
Chihiro等在多孔陶瓷制備的基礎(chǔ)上，研究了不同晶粒結(jié)構(gòu)的多孔氮化硅的微觀結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)力學(xué)性能的測(cè)量以及對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的觀察，他們認(rèn)為：具有不同結(jié)構(gòu)的不同多孔氮化硅其可加工性和力學(xué)性能并不一樣。在孔隙率相同的情況下，具有柱狀結(jié)構(gòu)的|3一晶粒組織的多孔氮化硅陶瓷與具有球狀結(jié)構(gòu)的a-晶粒組織的多孔氮化硅相比，具有更高的強(qiáng)度和更好的可加工性。Chihiro等認(rèn)為，這種可加工強(qiáng)度產(chǎn)生的一個(gè)重要因素就是柱狀晶粒的長(zhǎng)徑比，另外孔隙率的下降會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的增加。
氧化物陶瓷（包括氧化鋁、氧化鋯和莫來(lái)石）可加工性是加入稀土磷酸鹽(如IaP04、CePO4),這些磷酸鹽與氧化物有良好的化學(xué)相容性，針對(duì)各種氧化物陶瓷采取不同的制備工藝，從而實(shí)現(xiàn)第二相的均勻分布，使氧化物晶粒與磷酸鹽晶粒之間形成弱界面，而在第二相弱界面處微裂紋的形成與連接是該類(lèi)化合物易于去除材料或具有可加工性的主要原因。
造成氧化物／稀土磷酸鹽復(fù)相陶瓷可加工性的因素是多方面的：材料中軟相（稀土磷酸鹽）和硬相（氧化物基體）之間結(jié)合較弱，加工時(shí)在界面上形成微裂紋和微裂紋的連接；軟相晶粒在加工過(guò)程中產(chǎn)生變形和微裂紋。此外在p-TCP/Dy-PO4系復(fù)相陶瓷中，其可加工性被認(rèn)為是摻有Dy的B-TCP(B一磷酸三鈣)穿晶斷裂所致。
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本文“可加工陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2019-03-16 10:07:09
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