纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具切削性能的研究(Ⅱ)

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基于FEM的纳米TiN改性金属陶瓷刀具的切削性能研究

ｓｍｕｌｔｈｕｔｉｇｐｏｅｓＡｎｂａｈｅｄｍｉａｉｇｆｒｅｅｐｅａｕｅｗｅｒｐｈｏｎＴｉｍｏｉｉａｅｔｅｃｔｒｃｓ．ｎｄｏｔｉｔｏｎｔｏｃ／ｔｍｎｎｒｔｒ／ａｇａｆｎａｏ－Ｎｄ－ｒ
ＨＥＧｕｎ — ｈｎａｇｃｕ
（ｉｈａｅｈｏｏｙａｄＢｕｉｅｓＣｌｇ，Ｃｅｇｕ６８０，ＣｉａＳｃｕｎＴｃｎｌｇｎｓｓｏｌｅｈｎｄ１３ｎｅ１ｈｎ）Ａｂｔａｔｎｔｉｐａｅ，ａｏＴｉｍｏｉｅＣ－ａｅｅｍｅｓｃｔｒｒａｅｓｏｊｃｎｅｔａｅ．ｓｒｃ：Ｉｈｓｐｒｎｎ－ＮｄｆｄＴｉｂｓｄｃｒｔｕｔｓａｅｔｋｎａｂｅｔｉｖｓｉｔｄｉｅｇ
文章编号：０１２６（０１００９１０ — ２５２１）６— ０４—０４
基于ＦＭ的纳米ＴＮ改性金属陶瓷Ｅｉ刀的切削性能研究具
何光春
（四川工商职业技术学院，都６１３成１８０）
刀具磨损机理。文章的研究能够为后期新型刀具材料的研究开辟了新路径，以期到达缩短研制周
期，低成本的目的。降
关键词：限元；有纳米ＴＮ改性ＴＣ基金属陶瓷；ｉｉ数值模拟；ｒｈｒ损模型Ａｃａｄ磨
第６期２１０１年６月

刀具材料论文

金属切削刀具的发展历史与现状前言刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。

广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。

刀具技术的进步，体现在刀具材料、刀具结构、刀具几何形状和刀具系统四个方面，刀具材料新产品更是琳琅满目。

当代正在应用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石。

其中，高速钢和硬质合金是用得最多的两种刀具材料，分别约占刀具总量的30%～40%和50%～60%。

本文将介绍刀具的发展历程，发展现状，并对未来刀具的发展法相作出分析。

刀具的发展历史刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。

中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。

战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。

当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。

1783年，法国的勒内首先制出铣刀。

1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。

有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。

1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。

1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。

1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。

1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。

1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。

1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。

这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。

浅谈陶瓷刀具的切削性能与发展现状

１刀具材料的发展
陶瓷刀具与其他材料刀具相比具有以下特点：
（）１陶瓷刀具具有较高的硬度和耐磨性。其硬度达９￣９Ｒ３５Ａ，Ｈ刀具材料的发展经历了工具钢、速钢、质合金、瓷、高硬陶超硬大大提高了切削能力和耐磨性。而可加工硬度高达ＨＣ５的各从Ｒ６材料５阶段。刀具材料的发展实际上是不断提高刀具材料的耐个类难加工材料，免除退火加工所消耗的电力和时间；在高速条件可热性、耐磨性、削速度和表面加工质量的过程。切下切削加工并持续较长时间，比使用硬质合金刀具平均提高效率
伴随着材料的不断发展，转位、功能、用复合刀具和模３陶瓷刀具使用过程中的注意事项可多专块式工具系统成为刀具结构发展的主流。各种精密、效、高优质的可转位刀具已应用于车削、削和钻削等领域。从刀具结构看，铣可转位结构的刀具已成为刀具结构发展的主流。陶瓷刀具的发展，而无论怎样变化，目前仍是在氧化铝基和氮化硅基两大系列陶瓷材
在ｌ００℃时仍能保持８ＨＡ的高硬度。２０Ｒ
近年来高速钢发展迅速，已增至２现０多个品种，其在通用尤高速钢、中间高速钢、超硬高速钢等方面研制了一些新品种。在高速钢领域里粉末冶金高速钢发展迅速ห้องสมุดไป่ตู้，其物理机械性能大为改善，

氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料制备基础

图３刀具磨损扫描电镜图纳米陶瓷刀具性能优异，规模生产之后会大大推进高速切削的发展。本文就氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料的制备过程抛砖引玉，与同行共同探讨。参考文献：［１］袁训亮．Ａｂｏ３／ＴｉＣ／ＷＣ纳米复合陶瓷刀具的研制及切削性能［Ｄ］．山东大学硕士学位论文，２００８．［２］许崇海，冯衍霞，五毅，等．现代陶瓷刀具材料的研究［Ｊ］．陶瓷学报，２０００（８）：２５— ３７．作者简介：周启芬《１９８１一），女，山东莱芜人，讲师，研究方向：机械设
技术研发
Ｖｏ１．２０Ｎｏ．Ｉ。２０ｌ３
氧化铝基纳米启芬
（枣庄科技职业学院，山东枣庄２７７５００）
摘要：纳米陶瓷刀具材料从上世纪开始国内外已陆续开发出几十种，其中氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料因硬度高、耐高温、抗粘结的优点发展潜力巨大。文章根据研究经验和相关文献的学习，对氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料的制备基础知识作一简单的介绍．．关键词：陶瓷刀具材料；制备
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６— ８５５４．２０１３．ＯＩ．０４１
０引言
纳米陶瓷刀具材料以其更好的韧性和耐磨性，从上世纪开始罔内外已陆续开发出几十种。纳米改性之后，陶瓷材料的强度提高、韧性增加，纳米陶瓷刀具的切削性能也明显增强。其中的氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料，凶硬度高、耐高温、抗粘结成为应用较厂 ‘ 泛、发展潜力最大的一种。本文根据自身研究经验和相父文献的学习，对氧化铝基纳米复合陶瓷月具材料的制备础知识作简单的介绍。以纳米碳化钛复合微米氧化铝陶瓷材料为例，制备材料的基本工作内容如下：１组分的确定及纳米复合粉料的制备氧化铝基纳米复合陶瓷刀具材料的组分需要遵照相应的设计原则 … １进行选择，即物理性能须匹配、化学性能须相符、原料粉体须最细、添加相含量须最优、晶粒生长有差异等几大原则。按照以上原则确定了材料体系之后，就要把各组分进行粉料处理，将添加相进行均匀地分散，最终将纳米添加相均匀地分散到氧化铝基体中其中的粉末处理ｌＪ艺的选取是否合理对复合材料性能的影响很大，在把纳米级的颗粒在微米级的氧化铝基体中分散，然后烧结后进入基体颗粒内部呈内晶型结构的过程中，粉末处理工艺的选取合理的标志是应当实现纳米颗粒均匀地单分散在基体中。当前，纳米复合材料制备方法主要有：机械混合法、原位生成法、液相分散包裹法、复合粉料法等ｌｌＪ。氧化铝基纳米复合粉料制备的主要步骤如图１所示Ｊ。

新型陶瓷刀具研究进展

新型陶瓷刀具的研究进展摘要：本文回顾了陶瓷刀具的发展简况及其意义，并且综述了陶瓷刀具材料的种类、性能和特点、以及其制备方法，在此基础上分析了陶瓷刀具的发展趋势和前景。

关键词：陶瓷刀具；氧化铝；氮化硅；性能中图分类号： tg 7111、引言切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。

然而随着现代制造技术的发展，各种新型难加工材料在产品中的大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而作为新型切削材料的陶瓷刀具由于具有高耐热性、耐磨性、化学稳定性等特点，因此陶瓷刀具在切削加工中扮演者越来越重要的角色。

另外，从资源方面考虑，陶瓷刀具的原材料也远远丰富于传统合金刀具。

总所周知，硬质合金刀具含有大量的w、co 等战略性贵重金属，并且这些贵重金属在地球上市有限的，而且是不可再生资源。

而陶瓷刀具的主要原料是al2o3和sio2，这些化合物在地壳中的含量非常丰富。

因此其发展及应用前景十分广阔[1-3]。

目前刀具的主要原材料是高速钢和硬质合金，但从发展趋势来看，金属陶瓷刀具材料在制造刀具方面的用量逐年增加，同时也是近几年来新型刀具研究方面的重点和热点。

本文将简述陶瓷刀具的发展史，同时综述陶瓷刀具材料的种类及其性能，以及其制备方法。

2、陶瓷刀具的发展简况陶瓷作为切削加工材料，有着源远流长的历史。

早在1905 年德国人就开始了用al2o3陶瓷作为切削刀具材料的研究。

但是由于al2o3陶瓷比较脆，而且当时的陶瓷工艺技术也比较落后，所以它的广泛应用在当时受到限制。

1968 ～1970 年间人们研制成功了al2o3+tic复合陶瓷刀具，。

这促使al2o3基陶瓷刀具逐渐地走出了缓慢发展的低谷，成为解决超硬材料加工的一种新型刀具[4-6]。

20世纪70年代中期美国用sialon陶瓷刀具（si3n4+al2o3的固熔体）加工灰铸铁，取得良好效果[7]。

同期，中国用热压si3n4陶瓷刀具实现了对多种难加工材料进行多种工序的加工和生产应用[7，8]。

打不破摔不烂的纳米二氧化锆陶瓷

打不破摔不烂的纳米二氧化锆陶瓷《万景纳米科技》二氧化锆在大自然中存在于锆英砂中。

在不同的温度范围内，二氧化锆呈现出不同的晶体结构：从室温到１１７０℃为单斜结构，１１７０-２３７０℃为四方结构，２３７０-２７０６℃为立方结构。

这三种结构的氧化锆，比重分别为５.６８、６.１０和６.２７。

可见温度越高，比重越大。

因此，在同样重量下，温度越低，体积越大。

二氧化锆从四方结构冷却到单斜结构时会有８％的体积膨胀。

为避免氧化锆陶瓷在烧成时因体积变化引起开裂，须加入适量的氧化钇作为稳定剂，以形成较稳定的四方或立方结构氧化锆。

这种钇稳定的二氧化锆陶瓷具有高耐火性能耐２０００℃高温、良好的化学稳定性高温时能抗酸性腐蚀、较小的比热和导热系数，因此是理想的高温绝热材料。

它适宜制造冶炼金属与合金用的坩埚、连续铸锭用的耐火材料、耐２０００℃左右高温的电炉发热体和炉膛耐火材料，它还可用来作为氧浓差电池以及磁流体发电机组中的高温电极材料。

在克服陶瓷的脆性进程中，纳米二氧化锆相变增韧陶瓷非常令人瞩目，它正在改变着人们对陶瓷力学性能的传统看法，促进了先进陶瓷的进一步发展。

二氧化锆相变增韧陶瓷是利用氧化锆由四方结构向单斜结构转变时的效应来克服陶瓷脆性的。

二氧化锆相变增韧陶瓷有多种类型。

其中有一种称为部分稳定氧化锆陶瓷，是在二氧化锆中加入适当的稳定剂而形成的。

它由稳定的立方结构氧化锆和亚稳定的四方结构氧化锆所组成。

在外应力作用下，亚稳定的四方结构转变为单斜结构，且伴随着体积膨胀，从而起到增韧作用。

目前杭州万景新材料有限公司，利用均匀共沉淀方法获得纳米二氧化锆（VK-R30Y3 30nm）超微颗粒其直径仅30纳米，可在较低温度下烧结成具有微细结构的四方结构氧化锆陶瓷晶粒尺寸在１微米以下。

这种陶瓷具有高强度和高断裂韧性，适用于制造拉丝模、导辊、工夹具、刀具、耐磨部件等。

还有一种氧化锆增韧陶瓷，它是在其它陶瓷中引入纳米二氧化锆，从而达到增韧的效果。

纳米氧化锆的研究进展

纳米氧化锆的研究进展宋　宁,胡一璁(中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院,湖北　武汉　430074)摘　要:综述了纳米氧化锆的性质,制备方法,在陶瓷增韧,催化等领域的应用以及可能的发展前景。

综合分析认为纳米氧化锆具有十分广阔的应用前景。

关键词:纳米氧化锆;制备;应用;发展前景The Research Progress of Nano -z i rcon i aSON G N ing,HU Yi -cong(Depart m ent ofMaterial Science and Che m ical Engineering,Chian University of Geosciences,HubeiWuhan 430074,China )Abstract:An overvie w of the nature and p reparati on of nano -zirconia was given,and its app licati ons in areas such as t oughness in the cera m ic,catalysis and s o on 1It als o describes the possible devel opment p r os pects of nano -zirconia 1nano -zirconia has very br oad app licati on p r os pects thr ough a comp rehensive analysis 1Key words:Nano -zirconia;Preparati on;App licati ons;Devel opment p r os pects高纯二氧化锆为白色粉末,含有杂质时略带黄色或灰色。

熔点高达2680℃,导热系数、热膨胀系数、摩擦系数低,化学稳定性高,抗蚀性能优良,尤其具有抗化学侵蚀和微生物侵蚀的能力。

纳米氧化锆用途

纳米氧化锆用途纳米氧化锆（ZrO2）是一种具有广泛用途的纳米材料，其独特的物理和化学性质使其在多个领域中发挥着重要作用。

本文将介绍纳米氧化锆的一些主要用途。

纳米氧化锆在催化领域具有重要应用。

由于其高比表面积和优异的催化性能，纳米氧化锆被广泛用于催化剂的制备。

它可以在化学反应中作为催化剂催化剂，提高反应速率和转化率。

例如，纳米氧化锆催化剂可以用于汽车尾气处理中的三元催化剂，将有害物质转化为无害物质，减少对环境的污染。

纳米氧化锆在生物医学领域有着广泛的应用。

由于其良好的生物相容性和药物缓释性能，纳米氧化锆被用作药物传递系统的载体。

通过将药物包裹在纳米氧化锆颗粒中，可以实现药物的缓慢释放，提高药物的疗效和减少副作用。

此外，纳米氧化锆还可以用于生物成像，如磁共振成像（MRI）和光学成像，以及癌症治疗中的热疗等。

纳米氧化锆还在陶瓷材料中有广泛的应用。

由于其高硬度、高熔点和化学稳定性，纳米氧化锆被广泛用于制备高性能陶瓷材料。

例如，纳米氧化锆可以用于制备高强度的陶瓷材料，如刀具、轴承和瓷砖等。

此外，由于纳米氧化锆具有优异的热障性能和导热性能，它还可以用于高温涂层材料，如航空发动机涂层和热障涂层等。

除此之外，纳米氧化锆还在电子领域有着重要应用。

由于其高介电常数和低介电损耗，纳米氧化锆被用于制备高性能电子器件。

例如，纳米氧化锆可以用于制备高电容密度的电容器，提高电子设备的性能。

此外，纳米氧化锆还可以用于制备高效的压电材料和铁电材料，用于传感器、马达和存储器等领域。

总结起来，纳米氧化锆具有广泛的用途，包括催化剂、生物医学、陶瓷材料和电子器件等领域。

随着纳米科技的进一步发展，纳米氧化锆的应用前景将更加广阔。

相信在不久的将来，纳米氧化锆将在更多领域中发挥重要作用，为人类带来更多的福祉。

氧化铝基纳米复合陶瓷刀具连续切削铸铁HT200切削性能研究

度ａｐ：ｌｍｍ的条件下，随着切削时间的增加磨损量都在加
剧，但对比相对高速（２００ｍ／ｍｉｎ），相对低速（１６０ｍ／ｍｉｎ）切削时的磨损速度明显要低，工件的表面质量也相对较好。
ｒｅｊｅｃｔｓ，ｒｅｄｕｃｅｍｓｓａｌｏｓｓ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｄｕｃｔｓｑｕｌｉａｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ，ｏｎｌｉｎｅＳＰＣ，Ｘｂａｒ－Ｒｃｈａｔｒ
ｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｔｏｔｈｅＳＰＣｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｗｉｌｌｃｌｃａｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｄａｔａ
因灰铸铁中所含石墨的断屑作用使得切削时产生的切屑
均为崩碎屑。实验中发现，低速切削到２０ｓ、高速切削到
面取了一定的研究成果，但因为能采用的试验条件有限，仍然有很多需要进一步完善的工作。可以预料，新型陶瓷刀具材料的不断研制与实现，将会大大地促进高速

刀具材料相关知识最全整理

刀具材料相关知识最全整理一、刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。

刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。

因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。

刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

(2) 强度和韧性。

刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。

(3) 耐热性。

刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

(4) 工艺性能和经济性。

刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。

二、刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，加小编微信Yuki7557获取10G数控教程，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。

尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。

可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

⑴ 金刚石刀具的种类① 天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

② PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。

PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。

氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究

氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究邓茂盛【摘要】本实验以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料.当3Y-TZP含量为30wt％时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1 400℃,试样的相对密度高达96.35％.在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小.纳米级的3Y-TZP颗粒会形成“内晶型”结构.在烧结温度为1 450℃时,含30wt％3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22 MPa.【期刊名称】《陶瓷》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】6页(P30-35)【关键词】复相陶瓷;烧结温度;晶相组成;抗弯强度;硬度【作者】邓茂盛【作者单位】榆林市新科技开发有限公司陕西榆林718100【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75氧化铝陶瓷材料是现代无机非金属材料中的一个重要组成部分，其具有其它许多材料所没有的优良的性能。

然而，由于氧化铝陶瓷存在室温强度低、断裂韧度差、脆性大的缺点，使其应用范围受到一定的限制[1]。

而氧化锆具有好的断裂韧性，其可以通过相变增韧来提高材料的力学性能，人们根据此原因研制出氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷[2]。

近年来，纳米复合材料的研究成为材料科学领域的一个热点，尤其是以氧化铝为基体的陶瓷[3]。

ZTA复相纳米陶瓷逐渐发展起来，利用相变增韧和第二相纳米颗粒增韧的叠加作用来改善Al2O3力学性能，被广泛应用于各项领域。

本研究是以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为原料，采用液相烧结方式制备3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷。

在最佳烧结条件下，研究不同含量的纳米3Y-TZP对3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的致密化、相组成、显微结构以及力学性能的影响，并对其复相陶瓷的增韧机理进行探讨。

1 实验内容1.1 实验原料实验所用的原料如表1所示。

表1 实验所用的原料表名称化学式生产厂家纯度八水氧氯化锆ZrOCl2·8H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%六水硝酸钇Y(NO3)3·6H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%二氧化钛TiO2国药集团化学试剂有限公司化学纯,纯度≥98.0%二氧化锰MnO2天津市福晨化学试剂厂分析纯,纯度≥85.0%氧化铝Al2O3浙江省乐清市超微细化工有限公司—无水乙醇C2H5OH国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.7%氨水NH3·H2O天津市福晨化学试剂厂分析纯,氨含量25%～28%聚乙二醇1000H(OCH2CH2)nOH国药集团化学试剂有限公司化学纯PVA[C2H4OCH]n自制5g/100ml去离子水H2O自制—1.2 试样的配方样品的编号采用以下方式：以组份中的质量百分比进行编号。

问：什么是氧化锆增韧氧化铝陶瓷？其增韧机理是什么？制备工艺有哪些？

１）混合法。主要有机械混合法、多相悬浮液混合法、溶胶一悬浮液混合法等。
机械混合法是将组成复合粉体的粉末进行混合、球磨，然后再进行烧结。该方法直接、简便，但不能保证多相组分的均匀分散。
目前，提高氧化铝陶瓷断裂韧性有许多途径，主要有：应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化和微裂纹分叉增韧等。在实际材料中，究竟何种机制起主导作用，在很大程度上取决于四方相氧化锆（ｔｍＺｒＯ）向单斜相氧化锆（ｍ—ＺｒＯ）马氏体生的部位。２．１应力诱导相变增韧
氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合粉体的制备工艺有混合法、溶胶一凝胶法、共沉淀法和沉淀包裹法等不同方法。其中的关键是，既要保证ＺｒＯ的颗粒细度小且颗粒度分布范围窄；又要保证ＺｒＯ的均匀分散，使Ａｌ０。颗粒能够包裹ＺｒＯ，以产生良好的增韧效果。３．１ＺｒＯ。／Ａｌ：Ｏ。复合粉体的制备
定性，是目前应用非常广泛的陶瓷材料之一。但其断裂韧性较低，一般为２．５～４．５ＭＰａ·ｍ，严重地限制了它在更广泛领域中的应用，从而增强氧化铝陶瓷断裂韧性成了当前研究的热点之一。
氧化锆增韧氧化铝（ＺｉｒｃｏｎｉａＴｏｕｇｈｅｎｅｄＡｌｕｍｉ— ｎｕｍ，ＺＴＡ）陶瓷材料，它是在氧化铝母相基质中引入一定量的相变材料氧化锆所形成的一种复相精细陶瓷材料。由于氧化铝的硬度大、氧化锆的韧性好，这两种材料形成了高强度、高韧性的优异复合体，在常温下具有更高的抗折强度和断裂韧性，因而具有出色的耐磨性能。因此这种复相陶瓷材料既具有氧化锆陶瓷高韧和高强度的特性，又具有氧化铝陶瓷高硬度的优点，而且随着这种综合力学性能的提高，其耐磨性也得到了较大的提高。２氧化锆增韧氧化铝陶瓷的增韧机理

纳米金属陶瓷刀具高速干切削性能的研究

ｓｏｄｔａｈｓｃｒｔｓａｐｉａｌｏｈｇｅｅｏｉｕｎｎ，ｔｅｍａｎｆｉｒｄｆｈｓｃｔｅｓｗｅｒｈｗｅｈｔｉｅｍｅｐｌｂｅｔｉｈｒｖｌｃｔｔｒｉｇｈｉａｌｅｍｏｅｏｉｕｔｒｗａａ．ｔｗａｃｙｕｔ
文章编号：０２２３（０６１ — １２０１０ — ３３２０）００２ — ２
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ＴｈｓａｃｎｔｅＨｉｈｅｏｉｙＤｒ－ｕｔｉｏｒｉｓｏｅａｎ－ｅｍｅｔｉｇＴｏｌｅＲｅｅｒｈｏｈｇ－ｖｌｃｔｙｃｔｎｇＰｒｐｅｔｅｆＭｔｌＮａｏｃｒｔＣｕｔｎｏＺＨＯＵｎＦＵｉｎｈｕ，ＬＩＬｅ，ＹＡＮＧＨａ－ｎ，ＺＨＡＮＧｏｇｇｏＸＩｅｇＹａ，Ｊａ — ｉＵｉｉｄｏｇＣｈｎ－ａ，ＥＦｎ（ｃｏｌｆＭｅｈｎｃｌｎｕｏｂｌｎｉｅｒｇＨｅｅＵｉｅｓｔｏｅｈｏｏｙｅｅ２００，ＣｉａＳｈｏｃａｉａｄＡｔｍｏｉＥｇｎｅｉ，ｆｉｎｖｒｉｆｃｎｌｇ，Ｈｆｉ３０９ｈｎ）ｏａｅｎｙＴ
米金属陶瓷刀具在切削正火态４５钢时的切削性能及磨损机理。结果表明，金属陶瓷刀具适用于较高速度下的切削，刀具失效形式主要为磨损。关键词：纳米Ｔ（Ｎ）ｉＣ，金属陶瓷：干切削；能性
中图分类号：Ｇ１Ｔ７１

一种纳米氧化锆增韧纳米氧化铝陶瓷的制备方法

本发明公开了一种纳米氧化锆增韧纳米氧化铝陶瓷的制备方法,采用纳米氧化锆粉体和纳米氧化铝粉体作为原料,通过球磨-混炼-注射成型-脱脂-烧结的方法将纳米氧化锆颗粒均匀分散到纳米氧化铝当中,从而达到提高纳米氧化锆颗粒分散均匀性并提高ZTA陶瓷材料力学性能的目的,直接制备出具有最终形状和较高尺寸精度的纳米氧化锆增韧纳米氧化铝陶瓷零件,解决了现有技术直接采用纳米颗粒作为原料纳米颗粒易团聚导致陶瓷材料性能和组织均匀性不佳的问题。

申请号:2023112396371本发明涉及基于轻烧工艺的哑光数码功能墨水及制备方法。

哑光数码功能墨水,按重量份由以下原料组份组成:轻烧料40～60份、超细活性氧化铝晶种3～10份、溶剂40～60份、分散剂5～10份、防闪锈剂0.1～1.0份。

制备方法,包括⑴原料加工:用干法研磨工艺对轻烧料粉体进一步细磨,粉体粒径D50控制911μm;⑵除铁:细磨后的轻烧料粉体除铁后储存待用;⑶配料:将轻烧料粉体、氧化铝晶核、溶剂、分散剂、防闪锈剂按设定配比配料;⑷研磨:将配料混匀后研磨得到半成品哑光数码功能墨水,研磨细度粒径D50控制为100～300nm;⑸过滤:使用多级1μm的滤芯对步骤⑷的半成品墨水过滤,最终得到成品哑光数码功能墨水。

申请号:2023112999913本发明涉及瓷砖技术领域,尤其涉及一种渗透大理石釉、使用其的大理石瓷砖及其制备方法。

以重量份数计,包括如下原料混匀后球磨制得:霞石25-35份、硅灰石12-16份、改性钛酸钡熔块6-10份、球土6-13份、氧化锌8-12份、硫酸钡3-6份、石英15-20份、白云石8-13份、滑石1-2份、碳酸钡2-8份、渗透剂10-20份、粘结剂5-10份和去离子水10-15份。

通过在底釉层上依次施加多孔粗糙釉和渗透大理石釉,其中,渗透大理石釉层中加入了硫酸钡和改性碳酸钡熔块,有助于硅灰石、氧化锌结合成锌钛酸钡晶体,使釉层具有多孔粗糙、易渗透的特性,同时更易控制渗透大理石釉釉浆的性能,烧成后制备得到的大理石瓷砖具有较好的防滑性、耐侵蚀性和纹理感。

5.2 氧化锆陶瓷(氧化锆增韧陶瓷)解析

2. ZrO2功能陶瓷
Y2O3的ZrO2陶瓷具有敏感的电性能，是近几年来发展的新材料，主要应用于各种传感器、第三代燃料电池和高温发热体等。而且ZrO2材料高温下具有导电性及晶体结构存在氧离子缺位的特性，可制成各种功能元件。
（1）氧传感器。传感器主要用于工业生产、监控、品质检验，用来提高设备的自动化程度，提高产品的性能。目前氧化锆传感器已大量应用于钢铁制造过程中，用来测量熔融钢水及加热炉所排放气体的含氧量，从而了解钢铁制造过程中钢铁的品质是否达到标准。
ZrO2陶瓷成型可采用注浆法或干压法成型。注浆成型时，可向ZrO2 细粉中加入少量的阿拉伯树胶（浓度为10%的约7%）和20%左右的蒸馏水，具有良好的注浆性能浆料。
采用热压法可制得透明ZrO2陶瓷。烧成温度为1650~1800℃ ，保温 2~4小时。
部分PSZ材料的强度和断裂韧性
稳定剂成分
氧化锆陶瓷材料具有高强度、高韧性、耐高温及耐磨损、抗腐蚀等优点，用在冷却风扇轴承系统，制得的氧化锆轴心，在噪音稳定性、耐磨性、使用寿命等方面均优于传统轴心。该轴心主要用于电脑机壳散热器和中央处理器（CPU）的微型散热风扇上。2003年夏季，台湾电脑公司富士康率先推出了采用这种陶瓷轴承系列电脑散热风扇。
（3）抗热震性：氧化锆增韧陶瓷材料在热机、航天等领域使用时对抗热震性要求较高，目前氧化锆增韧陶瓷材料尚不能达到这一要求。只有解决了抗热震性问题，氧化锆增韧陶瓷材料的优势才能在这一领域得到发挥。
（4）协同增韧：未来氧化锆增韧陶瓷材料将是多种增韧机理共同起作用的结果，因此相变增韧机理与其它机理间的交互作用，以及各种机理间产生协同增韧效应的条件，也将是未来的主要研究方向之一。
三、 ZrO2陶瓷制造工艺

氧化铝陶瓷刀具的研究与应用

高速加工技术论文氧化铝陶瓷刀具的研究与应用院系：燕山大学机械工程学院班级：11硕研机制系组长：明组员：指导老师：时间：2011年12月01日氧化铝陶瓷刀具的研究与应用摘要:作为先进制造技术,高速切削技术能大幅度地提高加工品质和加工效率,并能降低加工成本。

高速切削已经成为切削加工的主要发展方向。

为真正实现切削加工的高速化，不仅要研究开发与高速切削相适应的材料，还要不断改进刀具结构，并对刀具的动平衡和可靠性进行分析。

目前，国际上现已发展的陶瓷刀具主要是氧化铝基(Al2O3) 和氮化硅基( Si3N4) 两大系列。

陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温性能，与金属的亲合力小，并且化学稳定性好。

因此，陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，实现以车代磨。

关键词：高速加工、氧化铝陶瓷刀具、高硬度、高耐磨性、抗高温1、陶瓷刀具的材料及选择陶瓷材料比硬质合金更适合于高速切削，陶瓷材料与金属亲合力小，热扩散磨损就很小。

另外，陶瓷的高温硬度优于硬质合金，在1200 ℃~1400℃时仍能达到HRA80，相当于硬质合金400℃以下的硬度。

氧化铝陶瓷硬度高、耐磨性好，但韧性不足，抗热振能力差，易于发生刃口早期破损。

通过加入ZrO2形成的相变增韧复合陶瓷Al2O3一ZrO2，和由具有高横向断裂强度的SiC晶须组成的晶须强化陶瓷Al2O3一SiC以及Al2O3一SiC+金属等Al2O3基陶瓷断裂韧性和强度有较大的提高，强了耐冲击和断续切削的能力，如Al2O3一ZrO2，能以1000m/mi的切削速度铣削硬度小于HRC38的钢件和HB300的铸铁件。

氮化硅(Si3N4)陶瓷具有较高的强度、韧性和抗热振能力，刀具耐用度显著提高，尤其提高了断续切削的可靠性。

通过在Si3N4基体添加YO、Al2O3和TiC(N)等形成的氮化硅系陶瓷，具有良好的烧结工艺性并能保持优良的切削性能。

近期开发的XE10是一种高强韧性的纤维状的高纯度高密度Si3N4陶瓷, 断裂韧性达7.0MPa²M1\2，热传导率比其它陶瓷高,2倍，抗热冲击性强，在铸铁的有冷却液高速断续切削中获得较高的刀具寿命。

氧化铈增韧氧化锆陶瓷的研究

氧化铈增韧氧化锆陶瓷的研究摘要：本文叙述了氧化锆陶瓷的增韧机制，以氧化铈为稳定剂，论述不同实验中铈掺杂氧化锆的性能研究。

结果表明，氧化铈对四方相氧化锆具有稳定作用。

本文采用不同实验方法，研究了反应温度、氧化铈的含量、PH、烧结工艺等对铈掺杂氧化锆陶瓷粉体的影响，并分析了氧化铈氧化锆陶瓷的力学性能，对铈掺杂氧化锆陶瓷的应用前景作了简要概述。

关键词：氧化铈；氧化锆；增韧机制；稳定作用1 引言近年来，利用稀土氧化物—氧化铈对氧化锆的稳定作用实现对陶瓷材料的研究渐趋活跃。

由于ZrO2具有熔点和沸点高、硬度大，常温下为绝缘体，而高温下为导体等优良性质，固此，从20世纪20年代开始就被用做熔化玻璃和冶炼钢铁等的耐火材料。

随着人们对ZrO2了解的加深，20世纪70年代开始就被用作结构材料和功能材料。

1975年，澳大利亚R.G.Garvie以CaO为稳定剂制得部分稳定的氧化锆陶瓷（Ca—PSZ），并首次利用ZrO2马氏体相变的增韧效应，提高了其韧性和强度，极大的扩展了ZrO2马氏体相变的增韧效应，提高了其韧性和强度，极大的扩展了ZrO2在结构陶瓷领域的研究。

纯ZrO2在不同温度区间具有单斜（Monoclinic ）、四方（Tetragonal ）、立方(Cubic)三种不同晶型，晶型转化式为：当氧化锆从高温冷却到室温要经历c—t—m的同质异构转变，其中t—m的相变过程要产生3-5%的体积膨胀，体积膨胀效应可导致材料的开裂，所以未经稳定的ZrO2韧性极差，在一般情况下是无法使用的。

要实现相变增韧，必须添加一定的稳定剂，而只有离子半径与Zr4+半径相差不超过40%的氧化物才能作为氧化锆的稳定剂。

氧化铈作为氧化锆的稳定剂，有利于在室温保留尽量多的可相变亚稳四方相氧化锆，并能在较宽的成分范围内获得亚稳四方相氧化锆，从而为氧化锆的相变增韧提供优越的条件。

1998年末松下电器公司宣称与大阪大学科学与工业研究所联合开发了一种采用铈做稳定剂的ZrO2-CeO2复合陶瓷，由于热膨胀系数不同，很难制成纳米复合材料。

关于陶瓷材料的脆性问题

第42卷　第6期2003年12月复旦学报(自然科学版)Journal of Fudan University(Natural Science)Vol.42No.6Dec.2003 文章编号:042727104(2003)0620822206Ξ关于陶瓷材料的脆性问题郭景坤(中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室,上海　200050)摘　要:陶瓷材料众多优点是其他材料所不能比拟的,但是它的致命弱点是它的脆性.陶瓷材料的脆性在很大程度上影响了材料性能的可靠性和一致性.研究陶瓷材料的脆性问题,并提出改善它的有效途径就成为陶瓷材料研究工作者所特别关心的.半个世纪的研究,从陶瓷材料脆性的基础认识研究到有效改善途径的实施,首先是材料中弱界面的建立,诸如纤维补强陶瓷基复合材料、复相陶瓷材料、自增韧陶瓷材料、叠层复合材料、陶瓷材料的晶界应力设计.还有氧化锆增韧陶瓷材料、功能梯度材料、纳米陶瓷材料等都是行之有效的.在此基础上又提出多相材料,同时也研究了多种途径强化与增韧的协同效应.总之,陶瓷材料的脆性问题是可以采用不同的途径在很大程度上使之改善的,但是否可以解决陶瓷材料的脆性问题,尚不能作定论.材料的研究方向向多功能发展,这是材料发展的总趋势.关键词:陶瓷;脆性;复合材料;多相材料中图分类号:TQ174,75+8 文献标识码:A陶瓷材料是材料家属中最古老的一个成员.它具有很多优异的性能,诸如它的结构材料能耐高温、耐腐蚀、耐摩擦磨损,它的功能材料具有独特的电学性能、磁学性能、铁电压电性能等等.但是它们都有一个共同的缺陷,那就是它的脆性.陶瓷材料都是由离子键或共价键所组成的多晶结构,它缺乏能促使材料变形的滑移系统.材料一旦受到外加的负荷,再加上陶瓷工艺所很难避免的在材料表面所构成的微缺陷的存在,它们都有可能构成裂纹源.应力就会在这些裂纹的尖端集中.在陶瓷材料中又没有其他可以消耗外来能量的系统,只有以新的自由能予以交换.所谓新的自由能就是裂纹尖端的扩展所形成的新的表面所吸收的能量.这样的结果就造成裂纹的快速扩展而表现为所谓脆性断裂.1　陶瓷材料的脆性的解决途径从上面的说明已经知道陶瓷材料的脆性是物质的化学键合性质和它的显微结构所决定的.因此,要解决它并不是一件容易的事情.但是可以通过一定的途径来减缓它对材料的损害,以改善陶瓷材料的性能.这习惯地称之为改善陶瓷材料的脆性.1.1　陶瓷材料中弱界面系统的建立既然在陶瓷材料中没有可以吸收外来能量的机构存在,是否有可能在陶瓷材料中人为地造就一些弱的界面结构,而使裂纹的扩展可以通过它们的解离来吸收外来能量,而不至于损害整个材料.如第二相的引入,由于两相间在物理上的不匹配,而形成弱的界面.这个思路应该是很好的,但是否可以实现呢?实践证明是可行的,而且是有成效的.(1)纤维补强陶瓷基复合材料[1]Ξ收稿日期:2003204201基金项目:国家重点基础研究计划(“973”)资助项目(G200006720422);国家自然科学基金会对外合作重点资助项目(50220160657);上海市科技发展基金项目(025nm024)作者简介:郭景坤(1933—),男,中国科学院院士;E2mail:jkguo@.用纤维(或晶须)以一定的方式加入到陶瓷的基体中去,一方面可以使高强度的纤维(晶须)来分担外加的负荷,另一方面可以利用纤维(或晶须)与陶瓷基体的弱的界面结合(这点是可以做到的)来造就对外来能量的吸收系统,从而达到改善陶瓷材料脆性的目的.用碳纤维补强石英基复合材料(简称碳/石英)是最有成效的一个实例[2].当在石英的基体中加入25%(体积分数)的碳纤维,组成的复合材料,其强度和韧性都有数量级的增加(按纤维在复合材料中的排布方向),因而又表现出极为优异的抗机械冲击和热冲击性能.它已成功地用于我国的空间技术中,至今已逾三十年而仍然未衰.连续碳纤维增韧SiC 复合材料[3],除有高的强度外,还具有极高的断裂韧性和断裂功,它们分别为459MPa 、20.0MPa ・m 1/2和25170J ・m -2,在空间技术上是极为有用的材料.最近研究以纳米碳管为补强剂的陶瓷基复合材料,它除了可以有预料中的较高的力学性能外,在热学与电学性能上也有诱人的表现.(2)复相陶瓷材料[4,5]两种不同的材料在一起,由于它们热膨胀系数和弹性模量的不同而必然在两个物质之间产生应力,这种在晶粒界面上所存在的应力是造就弱界面的主要根源.近期的很多研究结果表明,若其中有一种物质是纳米级的晶粒存在于另一种物质的微米级晶粒之中,被称之为纳米2微米晶内复合.它们的强度与韧性居然有惊人地提高.它们的强化与增韧的机理目前还很难以简洁的文字加以表达,尚需更深入的研究.在实践中复相陶瓷材料已经在陶瓷材料的领域中占据了很重要的地位.在氧化铝的基体中加入有纳米SiC (5%)和四方相ZrO 2(15%),它的强度居然可达1200MPa [6](一般的氧化铝陶瓷材料的强度只有300Ma 左右);最近的报道,低温烧结的α和β相所组成的氮化硅复相陶瓷材料,其强度居然可以达到1600MPa 左右[7].在莫来石基的复相陶瓷材料中也有类似的高性能的报道[8～11].研究捷报的频频传来,使人预料莫及.(3)自增韧陶瓷材料在第一小节中提到的是用纤维或晶须加入到陶瓷的基体中起到了强化与增韧的效果.由于具有大的长径比的纤维或晶须与颗粒状的陶瓷基体很难做到均匀的分布,以致造成复合材料性能的分散.人们不由地设想,假如有可能在陶瓷的基体中自己能够形成具有一定的长径比的形态,不就可以达到与纤维或晶须补强陶瓷一样的异曲同工的效果吗?这一想法很快就得到证实.人们可以通过特殊的工艺处理,可以使陶瓷坯体中的一部分组分自行生成具有一定的长径比的形态.例如在氧化铝陶瓷在烧结过程中有少量的液相参与,可以引发氧化铝晶粒的异向生长,在氧化铝的基体中形成众多的有较大长径比的棒状晶体.可以使氧化铝陶瓷材料的强度和韧性都有相当程度的提高[12].又如在氧氮化硅(SIALON )陶瓷中可以使它的α相和β相共存,而β相则是具有一定的长径比的长柱状的晶体[13].这样的陶瓷材料都表现出优异的力学性能.(4)叠层复合材料[14]人们从自然界中存在的贝壳显微结构的启示中,提出了叠层复合材料的构想.即把两种不同组分的材料以三明治的方式堆叠起来,组成多层平行界面的叠层复合材料.这样设计的材料结构具有众多的和应力方向垂直的弱界面,这些弱界面是造成主裂纹扩展路径扭曲的主要原因,也是促使材料韧性提高的重要因素.同时,在界面间由于在层的两边是不同的材料,必然由于两者在弹性模量和热膨胀系数上的差异而产生残余应力.这种残余应力在一定的限度以内,恰恰是补强和增韧的主要原因.当然,在夹层物质中有一种是具有较大塑性变形能力的,则除其本身可以通过塑性变形来吸收外来能量外还可作为裂纹尖端形成桥联的媒介.由此可见,界面层的性状将是决定其补强增韧的主要因素[15].叠层复合材料又是材料设计的一个很好的对象,它可以根据不同材料的性能,取长补短地设计出能满足使用要求的材料[16].(5)陶瓷材料的晶界应力设计[17]用不同相的材料所组成的复相陶瓷,或者在晶界上引入不同组分的玻璃态物质,由于两者物性上的差异,人为地造成在陶瓷材料中的物理上的失配,以使在材料的界相间造成适当的应力状态,从而对外加能328第6期郭景坤:关于陶瓷材料的脆性问题428复旦学报(自然科学版) 第42卷量起到吸收、消耗或转移的作用,以达到对陶瓷材料强化与增韧的目的.实验证实这种应力的存在,在很多场合下对力学性能的提高是有利的[18,19].根据该设想建立的相应的理论模型,所计算的应力结果是可以对实践情况作出解释的[20].1.2　氧化锆增韧陶瓷材料自从1975年R.C.G arvie,R.H.Hannink和R.T.Pascoe[21]提出陶瓷钢的设想以来,氧化锆增韧陶瓷材料的研究一直长盛不衰.氧化锆化合物具有三种晶型,高温型是立方型、中温型是四方型,常温下是单斜型.但是在外应力的抑制下,中温型的四方相的氧化锆可以在室温下介稳地保持着.一旦在材料受到外来应力的情况下,这种受抑制的介稳四方相氧化锆将要发生相变.在其相变的过程中,要吸收一定的能量.这无疑是起着消耗外来能量的作用.同时在相变过程中,将要发生3%～5%的体积变化,其结果是在裂纹尖端的周围产生微小的裂纹,这是材料韧性增加的表现.因此,氧化锆的相变将促成材料的强度的提高以及韧性的增加.氧化锆的这一特性使它在陶瓷材料中成为一种非常有效的强化和增韧的添加物.由此而构成了系列的氧化锆增韧陶瓷.氧化锆增韧陶瓷的出现,为陶瓷材料的脆性的改善提供了崭新的思路.在氧化锆增韧陶瓷材料中最主要的是四方相氧化锆多晶体(TZP),它是先进陶瓷材料中室温力学性能最佳的一种材料[22].对部分稳定氧化锆(PSZ)材料,一直为人们困扰的就是它的长时间的热处理工艺.这大大提高了材料的制备成本,因而也限制了它的应用.最近的研究表明[23],在研究了MgO在ZrO2中的溶解度的基础上[24],设计了用氧化钇和氧化镁共稳定的PSZ材料,或者用Y2O32AL2O32SiO2或MgO2 AL2O32SiO2非晶态添加物,都可以在1400℃左右烧结,而不再需要热处理,抗弯强度和断裂韧性可达800 MPa和8MPa・m1/2以上.这一成果使PSZ材料的低成本制作成为可能.在氧化锆增韧陶瓷中,最为重要的是氧化锆增韧氧化铝(ZTA)[25～27],它的力学性能几乎是单相氧化铝的3倍以上,即使是1400℃左右的低温烧成,也可以有很高的力学性能[28].但是,在高温下,使四方相氧化锆保持介稳状态的外部抑制应力将要被缓释,四方相的氧化锆也将自动地相变成为单斜相,这时自然就失却它的强化与增韧的作用. 1.3　功能梯度材料在制作陶瓷涂层的工艺中,为了要获得较厚的涂层,或者是由于金属基体与陶瓷涂层在热学和力学性能上的较大差异,往往需要采用涂层组成的梯度变化,以求得到性能好和结合强度高的陶瓷涂层.1987年日本学者新野正之(Masayuki Niino),平井敏雄(Toshio Hirai)和渡边龙三(Ryuzo Watanabe)用材料组成的梯度变化来做成一个材料,其两侧具有截然不同的性能,这完全是一种新的构思.例如,一面的组分是金属材料,它可以在很大程度上像金属材料那样使用,它的韧性高,可以用金属的工艺来与其他金属部件连接起来.另一面则可以是耐高温的陶瓷材料.这是极其巧妙的思路.它很好地避开了陶瓷脆性的弱点,满足使用上的要求.这一思路在金属与陶瓷系统中表现得尤为突出,如在MgO/Ni[29]和PSZ2Mo[30]中.这一材料的设计概念已经扩展到很多功能方面的领域,成为一类新型的功能梯度材料.这一思路也可以适应于两种陶瓷材料,如α2βSIALON功能梯度材料可以有较低的的界面残余热应力[31].它又是计算材料学的很好的题材[32].最近以Cu/SiC复合颗粒,采用火花等离子烧结(SPS),通过Cu的扩散,可以形成材料表里不一的功能梯度材料,有望成为一种新型的电接触材料[33].1.4　纳米陶瓷材料从材料显微结构的认识上,材料中晶粒尺寸与材料性能有直接的关系.当陶瓷材料的晶粒细化达到纳米量级的水平时,材料性能将有明显的异常表现.纳米陶瓷超塑性的存在是一个明显的例子.当四方氧化锆陶瓷,它的晶粒尺寸小到130nm时,在1250℃(仅为氧化锆熔点的一半还不到)时,在弯、压、剪等不同形式的应力作用下,它居然可以有400%的变形量[34].即纳米陶瓷材料在中温下具有明显的超塑性行为,一改陶瓷材料的脆性特征.曾经用同样的陶瓷材料做室温下拉伸疲劳试验.在陶瓷材料断裂后,在断裂的表面上也发现:从表面到以下2μm的断裂层中的氧化锆晶粒都被拉长,其变形度亦达300%～400%,其内层则没有变形.这意味着在室温下,纳米陶瓷材料也有微区的超塑性行为[35,36].纳米陶瓷材料的这些异常行为,至少给人们以这样的启发和思考:假如陶瓷材料的晶粒尺寸达到纳米的尺度,材料的超塑性行为是普遍地存在的话,陶瓷材料脆性问题的解决就有望了.但是,要使陶瓷材料的晶粒尺寸达到纳米的尺度,并不是很容易能做到的事情.正因为纳米陶瓷体材料的制作不易,而趋向于纳米的低维材料方向去发展并进行纳米介孔材料的研究.很多纳米的无机材料在光性和催化以及抗菌方面具有独特的作用,也颇受人们的注意.2　概念的延伸再回过来思考一下在1.1的(2)小节中提到的复相陶瓷材料.纳米陶瓷材料既然在一时还不能完全地做到,无怪人们把注意力更集中于纳米2微米的复合.由于异相对第二相的晶界移动(即晶粒生长的过程)的阻档作用,纳米级的第二相的晶粒就不容易长大,纳米2微米的复合得以实现.从这里再拓展地思考下去.在纳米2微米的复合中,为什么第二相一定要是陶瓷呢?换成金属或有机的聚合物行吗?于是多相材料的概念就出现了[37].其实,多相材料并不是什么新鲜的概念,几十年前就有过所谓“金属/陶瓷”材料;在橡胶或树脂等有机材料中加入无机物的填料等.现在只是在这些老概念中注入新的内涵.首先是纳米材料工艺的运用.纳米材料工艺是使两相均匀混合的最有效的手段.其次是,在工艺制作中充分考虑各组分优点的发挥而掩饰它们的缺点.第三是在能满足使用要求的前提下的低成本制作工艺.因此,多相材料的重新提出为新材料的发现和陶瓷材料脆性的改善,都会带来新的科学内涵.正由于是多相材料,在材料的性能上就没有必要拘泥于作为结构材料方面的应用.它完全可以拓展其性能,向多功能方面扩展.这样也就模糊了结构材料和功能材料的界线.总之,使用上的要求是材料设计与制作的终极的目的,除非有特殊的要求外,它并不虑及材料的组成,更不会在乎它的称呼了.初步的研究工作表明,金属/陶瓷的系统不仅对材料在强化与增韧方面有作用,而且在电学和热学性能上也有一些奇特的表现.是一个很值得深入探究的研究方向.以上所提到的各种改善陶瓷材料脆性的途径都在不同程度上产生它们的效能.人们又想到:如果将两种或多种改善途径结合起来会不会产生叠加的效应呢?事实证明这种设想也是好的.它虽然不能产生所谓叠加的效应,却可以产生称之为“协同效应”.有些系统可以使强度或韧性提高,也有两者都有所提高.3　小结陶瓷材料的脆性一直是困惑陶瓷材料研究工作者的基本问题,很多研究工作都是围绕着如何改善或减缓陶瓷材料脆性对材料性能的影响,提高陶瓷材料的可靠性和一致性.半个世纪研究工作的成果提出了多种行之有效的途径,首先认识的是在陶瓷材料中弱界面的建立,诸如纤维补强陶瓷基复合材料、复相陶瓷材料、自增韧陶瓷材料、陶瓷材料的晶界应力设计.还有氧化锆增韧陶瓷材料、功能梯度材料、叠层材料和纳米陶瓷材料.在此基础上又提出了多相材料.同时也注意到了各种途径的协同效应.总之,陶瓷材料的脆性是可以在很大程度上得以改善的,但是否可以解决陶瓷材料的脆性问题,尚不能作定论.材料的研究向多功能方向发展,这是材料发展的总趋势,陶瓷材料更不能例外!值此顾翼东先生百年华诞之际,特以此回顾性文章,以志对先生的缅怀! 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lay2 ered composites,grain boundary stress designing of ceramic materials.And the second,zirconia toughening ceramic materials,functional gradient materials and nano2ceramic materials was emphasized.And then the multi2phase materi2 als were proposed and the synergic effect of various routes of strengthening and toughening was studied.In summary the problem of ceramic material brittleness could be improved through various approaches.However,is it able to be solved,it could not be sure yet.The materials research is developing towards to the multi2function that is the general trend for material research development.K eyw ords:ceramic;brittleness;composite;multi2phase materials 728第6期郭景坤:关于陶瓷材料的脆性问题。