Al2O3/Er3Al5O12(EAG)二元共晶复合陶瓷,具有优良的耐高温,耐腐蚀性能和超高的强度,是良好的结构材料和功能材料。本实验以高纯Al2O3和Er2O3粉体为原料,采用Bridgman法和自然冷却凝固后区域熔炼法(Zone Melting after Natural Cooling Solidified,ZMN)制备了表面光滑,内部致密的 Al2O3/EAG 二元共晶复合陶瓷。研究了生长速率(0-24 mm/h)对其物相组成,微观组织形貌和力学性能的影响,并对增韧机制进行了分析。本实验主要内容和结果如下:(1)烧结陶瓷的制备和表征:在球磨速率为350 r/min条件下球磨4 h,在10 MPa的压力下压片制备成Φ10mm×15 mm的棒状预烧结体。将预烧结体在1500 ℃保温2 h,得到了烧结陶瓷,测试其体积密度,显气孔率和维氏硬度分别为 5.047 g/cm3,8.645%和 2.42 GPa。(2)凝固陶瓷的实验参数和制备:确定了样品载体为外径14 mm,壁厚2mm的钨坩埚,Bridgman法和ZMN所采用的线圈为筒状和碟状,加热温度分别选择 2200 ℃和 2100 ℃。(3)凝固陶瓷的表征:通过XRD和EDS测试分析,表明Al2O3/EAG凝固陶瓷在熔化前后物相组成没发生变化,都是由Al2O3相和EAG相组成。通过SEM对凝固陶瓷的微观组织形貌进行了观察,发现凝固陶瓷组织分布均匀,不存在气孔和其它非晶相,呈现典型的“象形文字”结构,纵截面组织表现出定向生长的方向性。且随着生长速度的增长,凝固陶瓷的相组织尺寸逐渐細化,其共品间距(λ)和生长速率(ν)满足λ2v≈60(常数)关系。(4)凝固陶瓷的力学性能:采用压痕法对Bridgman法和ZMN定向凝固陶瓷的硬度和断裂韧性进行了测试,发现随着生长速率的增加,硬度和断裂韧性都逐渐增强。当生长速率相同时,ZMN凝固陶瓷的硬度和断裂韧性基本都大于Bridgman 凝固陶瓷。(5)凝固陶瓷的增韧机制:对Al2O3/EAG凝固陶瓷增韧机制进行了分析,发现两种不同方法制备的凝固陶瓷裂纹的扩散方式主要都为穿晶扩展。一方面,Bridgman法和ZMN Al2O3/EAG凝固陶瓷微观组织中都存在裂纹转向和分叉等增韧机制,提高了Al2O3/EAG凝固陶瓷的韧性。另一方面,高生长速率条件下凝固陶瓷的组织细密,相界而变得更加曲折,减少了应力集中现象,阻碍了裂纹的扩张,因而Al2O3/EAG凝固陶瓷的韧性得以提高。