本研究以纳米ZrO₂粉末为原料,采用热压烧结方法制备了ZrO₂基陶瓷复合材料,运用XRD、SEM、EDS等手段对材料的显微结构进行了分析,研究了Al₂O₃第二相颗粒以及与SiC共同添加对纳米ZrO₂陶瓷力学性能和显微组织的影响,并探讨了其强韧化机理。首先,介绍了ZrO₂陶瓷的组织性能、ZrO₂基陶瓷的发展、粉体的制备方法和烧结方法,并在此基础上指出了本文研究的内容和意义。其次,介绍了纳米ZrO₂基复合陶瓷的制备工艺、力学性能的测试方法和显微结构的表征方法。研究发现,将Al₂O₃/ ZrO₂复合粉体超声分散,加入分散剂PMAA-NH4再经过湿法球磨后取得良好的分散效果,通过SEM照片可以观察到第二相Al₂O₃均匀的分散于基体颗粒之间。第二相粒子Al₂O₃对基体颗粒长大有较强的抑制作用,基体颗粒粒径随着Al₂O₃含量的增加而减小,而过量的Al₂O₃致使颗粒发生团聚导致致密度的下降。Al₂O₃含量为9mol%时,复合陶瓷相对密度、显微硬度、抗弯强度都达到最大值;而断裂韧性在12mol%时达到峰值。SiC和Al₂O₃同时添加到基体ZrO₂中,更加细化了晶粒,使断裂方式由沿晶断裂转变为以穿晶断裂为主。通过对复合陶瓷材料SEM照片分析发现,有多种增韧机制在复合陶瓷中发挥作用。首先位于基体晶界处的第二相颗粒Al₂O₃的钉扎作用,细化了晶粒粒径;其次,第二相粒子对裂纹有明显的偏转和桥联作用,另外,Al₂O₃晶粒的形态对材料的性能有较大的影响;Al₂O₃进入到基体颗粒内部形成了“内晶型”结构,这种结构与Al₂O₃晶粒的大小和烧结温度有直接的关系。由于Al₂O₃、SiC与基体ZrO₂热失配的原因,对基体施加压应力而加强了基体晶界,也使穿晶断裂成为主要的断裂模式,提高了复合材料的韧性。