陶瓷增韧

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5. 纳米材料增韧陶瓷 纳米级的颗粒能使陶瓷强度和韧性大大提高。 增强颗粒与基体颗粒的尺寸匹配与残余应力是纳米复合材料中 的重要增强增韧机理
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陶瓷增韧的途径
1. 降低陶瓷材料中的缺陷(裂纹)尺寸
这可以改进材料的强度，但对断裂韧度的提高往往作用 不大。为此在制备陶瓷原料粉时应注意控制化学配方，应 尽量制成细小颗粒度的、均匀的、纯度高的颗料，以细化 陶瓷组织的晶粒，降低气孔的尺寸，减少有害杂质等。
2. 改进陶瓷材料的内部结构
这可以提高其强韧性。例如，陶瓷产生脆性的原因之一 是由于陶瓷晶界往往是一些非晶态物质。倘若将 Y2O3 或 MgO加入氮化硅(Si3N4)中，经高温反应，其界面的非晶态 SiO2会变成难熔的大硅酸盐陶瓷粒，这样能显著提高其强 韧性。
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3. 采取陶瓷增韧的措施
ZrO2陶瓷
应力诱发相变增韧： 在应力的诱发作用下会发生向单斜相的转变并发生体积膨胀， 相变和体积膨胀的过程除消耗能量外，还将在主裂纹作用区产 生压应力。二者的作用均阻止裂纹的扩展，只有增加外力作功 才能使裂纹继续扩展，于是材料强度和断裂韧性大幅度提高。
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微裂纹增韧： t-ZrO2晶粒会自发相变成m-ZrO2，引起体积膨胀，在基体中 产生微裂纹，相变诱导的微裂纹会使主裂纹扩展时分叉或改变 方向而吸收能量，使主裂纹扩展阻力增大，从而使断裂韧性提 高。
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表面残余压应力增韧：
陶瓷材料可以通过引入残余压应力达到强韧化的目的。控制含 弥散四方ZrO2颗粒的陶瓷在表层发生t→m相变，引起表面体积 膨胀而获得表面残余压应力。由于陶瓷断裂往往起始于表面裂 纹，表面残余压应力有利于阻止表面裂纹的扩展，从而起到了 增强增韧的作用。
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4. 采用纤维增韧和增强陶瓷。 例如用一种强度及弹性模量均较高的纤维，使之均匀 分布于陶瓷基体中。当这种复合材料受到外加负荷作用 时，可以将一部分负荷传递到纤维中，从而减轻陶瓷自 身的负担；另外，当纤维发生断裂，以及纤维断裂后从 基体中拔出，这些过程都将吸收一定的能量。这就起到 了吸收外加负荷能量和阻碍裂纹扩展的作用，从而改善 了陶瓷材料的脆性。