ZTA陶瓷增韧原理

1、氧化锆晶粒的存在，能固定、强化氧化铝陶瓷的晶界，从而能减弱裂纹的影响。

2、氧化锆的弹性模量和热膨胀系数都与氧化铝有所不同，由于它们这两种性质的差别，当氧化锆填充在氧化铝晶界处时，氧化锆晶粒会受到氧化铝晶粒对其产生的径向压应力，从而被紧紧地夹住，当遇到外力作用时，裂纹会发生偏转，进而提高了陶瓷的断裂韧性。

       数据分析表明，当烧结温度低于1500℃时，烧结体的致密度比较低，说明此时陶瓷中可能还存在大量的气孔未排除。当烧结温度达到1500℃时，其致密度有大幅度的提升，甚至其中纯氧化铝的烧结体致密度达到99%以上。但进一步提高烧结温度，纯氧化铝的烧结体致密度出现减小，反而掺有不同比例氧化锆的氧化铝-氧化锆烧结体致密度进一步增加，且高于纯氧化铝烧结体。从不同配比的氧化铝-氧化锆烧结体致密度变化趋势看出，当A1/Zr=20时，其致密度最高，达到了 99.4%，此时样品基本完全致密。对于纯氧化铝陶瓷在1600℃时，致密度反而有了小幅的降低，这主要是当温度继续升高时，陶瓷的晶粒会部分异常长大，形成二次再结晶，致使一些气孔被包裹到晶粒内部，从而使陶瓷样品的致密度降低。并且同时有少量的气孔以微小的尺寸存在于晶粒中，气孔在晶粒中可发生迁移，从而引发气孔合并，导致较大气孔的出现，最终导致样品的致密度小幅降低。

  也就是说，在1600℃的温度下烧结出的氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能较好，其断裂韧性可达7.6MPa•m1/2，比纯氧化铝陶瓷提升了近一倍，可以用于矿山、码头、港口等重磨损强冲击工况。