氧化铝陶瓷增韧

1)应力诱导相变增韧：应力诱导相变增韧是利用应力诱导四方ZrO2马
氏体相变来改变陶瓷材料的韧性，当部分稳定ZrO2增韧陶瓷烧结致密后，四方晶型ZrO2颗粒弥散分布与陶瓷基体中，冷却时亚稳态的四方晶型颗粒受到基体的抑制而处于压应力状态，这时基体中沿颗粒连线方向也处于压应力状态。

材料在外力作用下所产生的裂纹尖端附近由于应力集中的作用，存在张应力场，从而减轻了对四方相的束缚，在应力诱发作用下发生四方相(t-ZrO2) 转变成单斜相(m-ZrO2)的马氏体相变，将引起3%～5%的体积膨胀，而相变
颗粒的剪切应力和体积膨胀对基体产生压应变，使裂纹停止延伸，以致需要更大的能量才使主裂纹扩展，即在裂纹尖端应力场的作用下，ZrO2粒子发生马氏体相变而吸收了能量，外力做了功，从而提高了断裂韧性。

2)微裂纹增韧：ZrO2在由四方相向单斜相转变时，因体积膨胀产生的
微裂纹将起到分散基体中主裂纹尖端能量的作用，不论是陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，还是裂纹在扩展过程中其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起到分散主裂纹尖端能量的作用，并导致主裂纹扩展路径发生扭曲和分叉，从而提高断裂能，引起陶瓷断裂韧性的增加；
3)弥散增韧：基体材料中加入ZrO2颗粒，对裂纹起钉扎作用，耗散裂
纹前进的动力。

同时，颗粒在基体中受拉伸时阻止横向截面收缩，消耗更多的能量，达到增韧目的。

1)热膨胀失配增韧：热膨胀系数α失配，从而能在第二相颗粒及周
基体内部产生残余应力场，假设第二相颗粒与基体之间不发生化学反应，
果第二相颗粒与基体之间存在热膨胀系数的失配，即?α=αp―αm不等
0(p，m分别表示颗粒和基体)，当?α>0时，第二相颗粒处于拉应力状态
而基体径向处于拉伸状态；当?α<0时，第二相颗粒处于压应力状态，切
受到拉应力，这时裂纹倾向于在颗粒处钉扎或穿过颗粒。

微裂纹的出现可
吸收能量从而达到增韧的目的。

2)裂纹编转：裂纹编转是一种裂纹尖端效应，是指裂纹扩展过程中
裂纹尖端遇上偏转剂(颗粒、纤维、晶须、界面等)所发生的倾斜和偏转。

3)裂纹桥联：裂纹桥联是一种裂纹尖端尾部效应，是发生在裂纹尖
后方内某显微结构单元(称为桥联剂，例如纤维、晶须、棒状晶、细长晶粒5 等)连接裂纹的两个表面，并提供一个使两个裂纹面相互靠近的应力，即
合力，这样导致应力强度因子随裂纹扩展而增加，如图1-2所示。

当裂纹
展遇上桥联剂时，桥联剂有可能穿晶破坏，如图1-2中第一个颗粒；也有
能出现互锁现象，即裂纹绕过桥联剂沿晶界扩展(裂纹偏转)并形成摩擦桥
如图1-2中第二个颗粒；而第3、4颗粒形成弹性桥，即裂纹桥联。

裂纹扩展路径。