氧化鋁陶瓷作為當(dāng)下應(yīng)用較廣、性?xún)r(jià)比較高的工業(yè)陶瓷之一，其超高的硬度、出色的耐磨能力、穩(wěn)定的化學(xué)性能等都讓其在工業(yè)防磨領(lǐng)域備受青睞。但是氧化鋁陶瓷脆性大、斷裂韌性低（僅為2.5—4.5MPa•m1/2 ）的特性卻限制了其在大沖擊工況中的使用。那么氧化鋁陶瓷如何提升斷裂韌性呢？
 

 

        目前，提高氧化鋁陶瓷斷裂韌性主要有三種方法：

        1. 引入第二相。在氧化鋁陶瓷的基體中引入第二相，使其填充到氧化鋁的晶界處，從而有利于阻斷裂紋的傳播，進(jìn)而提高陶瓷的斷裂韌性。

        2. 加入氧化鋁籽晶。因?yàn)樽丫У募尤耄艽偈咕Я５漠愊蛏L(zhǎng)，異向生長(zhǎng)會(huì)形成片狀以及柱狀的晶粒，這種晶粒類(lèi)似于晶須，從而對(duì)陶瓷有裂紋偏移、晶粒拔出、連接增韌的作用。

        3. 形成缺陷分布。通過(guò)粉體的合成過(guò)程或陶瓷的制備過(guò)程中形成缺陷分布，從而改善氧化鋁陶瓷的斷裂韌性。

        氧化鋯增韌氧化鋁就是采用引入第二相的方法提升氧化鋁斷裂韌性。

        精城特瓷研發(fā)生產(chǎn)的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷（也叫ZTA陶瓷）是在氧化鋁中加入一定比例的氧化鋯，給α-氧化鋁晶體中引入氧化鋯作為第二相，填充到氧化鋁的晶界處，阻斷裂紋的傳播，提升陶瓷斷裂韌性。
 

ZTA陶瓷顆粒
 

        1、氧化鋯晶粒的存在，能固定、強(qiáng)化氧化鋁陶瓷的晶界，從而能減弱裂紋的影響。

        2、氧化鋯的彈性模量和熱膨脹系數(shù)都與氧化鋁有所不同，由于它們這兩種性質(zhì)的差別，當(dāng)氧化鋯填充在氧化鋁晶界處時(shí)，氧化鋯晶粒會(huì)受到氧化鋁晶粒對(duì)其產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力，從而被緊緊地夾住，當(dāng)遇到外力作用時(shí)，裂紋會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高了陶瓷的斷裂韌性。

        數(shù)據(jù)分析表明，當(dāng)燒結(jié)溫度低于1500℃時(shí)，燒結(jié)體的致密度比較低，說(shuō)明此時(shí)陶瓷中可能還存在大量的氣孔未排除。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1500℃時(shí)，其致密度有大幅度的提升，甚至其中純氧化鋁的燒結(jié)體致密度達(dá)到99%以上。但進(jìn)一步提高燒結(jié)溫度，純氧化鋁的燒結(jié)體致密度出現(xiàn)減小，反而摻有不同比例氧化鋯的氧化鋁-氧化鋯燒結(jié)體致密度進(jìn)一步增加，且高于純氧化鋁燒結(jié)體。從不同配比的氧化鋁-氧化鋯燒結(jié)體致密度變化趨勢(shì)看出，當(dāng)A1/Zr=20時(shí)，其致密度最高，達(dá)到了 99.4%，此時(shí)樣品基本完全致密。對(duì)于純氧化鋁陶瓷在1600℃時(shí)，致密度反而有了小幅的降低，這主要是當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，陶瓷的晶粒會(huì)部分異常長(zhǎng)大，形成二次再結(jié)晶，致使一些氣孔被包裹到晶粒內(nèi)部，從而使陶瓷樣品的致密度降低。并且同時(shí)有少量的氣孔以微小的尺寸存在于晶粒中，氣孔在晶粒中可發(fā)生遷移，從而引發(fā)氣孔合并，導(dǎo)致較大氣孔的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致樣品的致密度小幅降低。

        也就是說(shuō)，在1600℃的溫度下燒結(jié)出的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷性能較好，其斷裂韌性可達(dá)7.6MPa•m1/2，比純氧化鋁陶瓷提升了近一倍，可以用于礦山、碼頭、港口等重磨損強(qiáng)沖擊工況。
 

ZTA陶瓷襯板