压电陶瓷作为一种具有力、热、电、光等敏感特性的功能材料,目前已成为工业、科研以及日常生活中重要的陶瓷材料。压电陶瓷在需要良好的压电性能的同时,同样需要良好的力学性能。由于压电陶瓷断裂韧性低的固有弱点,限制了它的实际应用范围,因此如何提高压电陶瓷的断裂韧性成为目前研究中极富挑战性的课题。本文首先通过对压电陶瓷的断裂行为及增韧机理进行总结分析得出：对于穿晶断裂的压电陶瓷,主要增韧机理是微裂纹增韧,气孔率对韧性有负面影响；对于沿晶断裂的压电陶瓷,主要增韧机理是晶界解离,气孔率对其韧性有负面影响。然后通过对压电陶瓷的典型实验现象和已有的各种解释分析发现：通过加入第二相来增韧压电陶瓷,虽然显著改变了这些压电陶瓷的断裂韧性,但是严重损害了其压电性能；而通过自增韧的压电陶瓷不仅改善了断裂韧性,且保持了其优良的压电性能。根据以上结论,以自增韧作用机理为出发点,在保证压电性能基本不变的情况下,对于穿晶断裂和沿晶断裂的压电陶瓷,分别建立了一个有关压电陶瓷的断裂韧性与晶粒尺寸及分布关系的模型。运用新建立的模型,针对BaTiO3、PZT和(Bi1/2Na1/2)TiO3三种压电陶瓷材料,计算发现晶粒尺寸及分布的变化对断裂韧性有很大影响。通过模型计算的不同大晶粒加入量的断裂韧性,与已报道的实验结果进行对比后发现,模型计算结果与实验数据具有很好的一致性。从而证明了所建模型的可靠性和普遍适用性。今后,我们可以利用建立的模型求解最佳的晶粒尺寸及分布,制备具有增韧效果最佳的压电陶瓷。