Al2O3 陶瓷具有耐高温、耐磨损和耐腐蚀等一系列优良的特征,但其脆性限制了其优良性能的发挥。所以 Al2O3陶瓷的韧化成为近年来陶瓷研究的重要课题之一。本论文研究的主要目的是利用 Al2O3纤维和纳米 ZrO2颗粒改善 Al2O3陶瓷的韧性。本文介绍了 Al2O3陶瓷的发展动态及其各种韧化途径,着重介绍了 ZrO2颗粒和 Al2O3纤维对 Al2O3陶瓷增韧的现状。 本论文利用纳米氧化锆、Al2O3 纤维和工业氧化铝,通过超细化球磨和沉降法处理,控制初始 ZrO2粉料和 Al2O3粉料的颗粒度及 Al2O3纤维的长径比,研究不同制备工艺对 Al2O3基复相陶瓷的烧结性能、力学性能及显微结构的影响,以期用低成本制备出高性能的 Al2O3基复相陶瓷。 在 ZrO2-Al2O3系复相陶瓷的制备及其显微结构和力学性能的研究中,通过对 ZrO2原料的选取以及控制第二相 ZrO2的含量,选取合适的球磨时间及烧成制度,控制材料的显微结构,可实现低成本制备高性能材料的目的。在 ZrO2 的含量为 30wt%,1600℃烧成,保温 2 小时的最佳工艺条件下可以得到致密化程度高、力学性能优良的 ZTA 复相陶瓷,其抗弯强度和断裂韧性分别为:604MPa 和6.87MPa·m1/2。根据相组成和显微结构的分析,初步探讨了 ZrO2-Al2O3 系复相陶瓷的增韧机制。研究认为,该系材料的高强高韧性能可归结为 ZrO2 的晶内型结构、细化晶粒及其应力诱导相变增韧作用。 研究了不同的 Al2O3纤维及其含量以及烧成制度对 Al2O3陶瓷力学性能及显微结构的影响,并探讨了 Al2O3纤维改善 Al2O3陶瓷力学性能的原因。结果表明,在 Al2O3纤维的含量为 5wt%,1600℃烧成,保温 2 小时的工艺条件下 Al2O3基复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别达到 368MPa 和 4.5MPa·m1/2。Al2O3纤维的加入对 Al2O3 陶瓷的力学性能略有增加。根据显微结构的分析,Al2O3 纤维在基体中并不存在,其对 Al2O3陶瓷的增强增韧可能是由于 Al2O3纤维的活性较高,促进了材料的烧结;且部分纤维在烧结过程中产生液相量,促进了烧结。