氧化鋯陶瓷是是如何在ZAT陶瓷中增韌的？

想必大家都知道ZAT陶瓷是在氧化鋁中加入一定量的氧化鋯所形成的復(fù)相陶瓷材料，那么氧化鋯陶瓷是如何在ZAT陶瓷中增韌的呢？它的增韌機(jī)理是什么呢？科眾陶瓷廠給出的解釋如下：

ZTA陶瓷的增韌機(jī)理：

ZrO2增韌機(jī)制有許多種：應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g、相變誘發(fā)微裂紋增韌、表面誘發(fā)強(qiáng)韌化和微裂紋分叉增韌等。在實(shí)際材料中，究竟何種機(jī)制起主導(dǎo)作用，在很大程度上取決于四方相氧化鋯(t-ZrO2)向單斜相氧化鋯(m-ZrO2)馬氏體相變程度的高低及相變?cè)诓牧现邪l(fā)生的部位。

ZAT陶瓷片

1.1 應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g

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。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(duì)ZrO2顆粒有足夠的壓應(yīng)力而ZrO2的顆粒度又足夠小時(shí)，則其相變溫度可降至室溫以下，這樣在室溫時(shí)ZrO2仍可保持四方相。

當(dāng)材料受到外應(yīng)力時(shí)，基體對(duì)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(shí)相變的晶粒由于體積膨脹而對(duì)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(dòng)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?cè)鲰g。

1.2 微裂紋增韌

t-ZrO2彌散在Al2O3陶瓷基體里時(shí)，粒徑d>dm（m相晶粒的臨界粒徑）的晶粒在冷卻過程中會(huì)發(fā)生t-m相變，由于體積效應(yīng)較明顯而誘發(fā)微裂紋。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，都將起著分散主裂紋尖端能量的作用，從而降低裂紋擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力，提高材料的韌性，稱為微裂紋增韌。

近年來隨著國(guó)外新型陶瓷材料技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在某些領(lǐng)域用傳統(tǒng)氧化鋁陶瓷材料制作的耐磨陶瓷零件，其耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度已不能滿足工作要求。必須采用強(qiáng)度更高、耐磨性更好的耐高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料（ZAT陶瓷）。