1.2 陶瓷材料性能的改善

1.2.1 陶瓷材料的韌化

眾所周知，陶瓷材料雖然具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和密度小等一系列優(yōu)良的特殊性能，但是它也存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是脆性大，這就大大限制了它的實(shí)際應(yīng)用。為了減輕它的脆性，改善力學(xué)性能，可以從兩個(gè)方面入手：采用燒結(jié)和熱處理方法，使其在顯微組織中產(chǎn)生增韌相；在陶瓷材料制備中，采用機(jī)械混合的方法加入起到增韌作用的第二相，陶瓷基增強(qiáng)復(fù)合材料就屬于這一類。

1.相變韌化

ZrO₂陶瓷的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變就屬于相變韌化。前已述及，ZrO₂陶瓷在從液態(tài)冷卻下來(lái)的時(shí)候，能夠發(fā)生下述的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：液相（L）→立方相（c）→正方相（t）→單斜相（m），其中t→m屬于馬氏體相變。t→m相變時(shí)伴隨著5%的體積膨脹，相變產(chǎn)生的體積效應(yīng)和形狀效應(yīng)，能夠吸收大量能量，從而表現(xiàn)出非常高的韌性。在ZrO₂陶瓷中加入足夠的穩(wěn)定劑（前已述及，如Y₂O₃等），使得t→m相變點(diǎn)Ms穩(wěn)定到室溫以下。這樣，ZrO₂陶瓷在承載中就會(huì)發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)t→m相變，從而提高韌性。

采用加入不同含量的穩(wěn)定劑或者熱處理的方法可以得到t+m、c+t、c+t+m的組織，由于這些組織中都存在t相，可以產(chǎn)生t→m相變韌化效應(yīng)，這種組織就是PSZ。

2.增強(qiáng)組織韌化

圖1-17給出了SiC晶須與ZrO₂復(fù)合增韌陶瓷材料的強(qiáng)度與斷裂韌度。圖1-18所示為不同SiC晶須增強(qiáng)復(fù)合陶瓷材料的斷裂韌度。

圖1-17 SiC晶須與ZrO₂復(fù)合增韌陶瓷材料的強(qiáng)度與斷裂韌度

圖1-18 不同SiC晶須增強(qiáng)復(fù)合陶瓷材料的斷裂韌度