氧化铝陶瓷是(shi)一(yi)种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶(tao)(tao)瓷材料硬(ying)度(du)相对比较(jiao)高韧(ren)(ren)性差，为了满足氧化铝陶(tao)(tao)瓷在(zai)更多领域中(zhong)(zhong)应用我们会对氧化铝陶(tao)(tao)瓷进行增(zeng)韧(ren)(ren)处理(li)。氧化铝陶(tao)(tao)瓷在(zai)增(zeng)韧(ren)(ren)过程中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)常用的主要有以下几种方法。

　　1、纤(xian)维、晶须(xu)(xu)(xu)增韧用(yong)纤(xian)维(或(huo)晶须(xu)(xu)(xu))以(yi)一定的(de)方(fang)(fang)式加入(ru)到陶(tao)瓷(ci)(ci)的(de)基体中(zhong)去，一方(fang)(fang)面(mian)可以(yi)使(shi)高强度的(de)纤(xian)维(晶须(xu)(xu)(xu))来(lai)分担(dan)外加的(de)负(fu)荷，另一方(fang)(fang)面(mian)可以(yi)利用(yong)纤(xian)维(或(huo)晶须(xu)(xu)(xu))与陶(tao)瓷(ci)(ci)基体的(de)弱的(de)界面(mian)结合来(lai)造就对外来(lai)能(neng)量的(de)吸收系统，从而达(da)到改善陶(tao)瓷(ci)(ci)材(cai)料脆性的(de)目的(de)。其(qi)机(ji)理主要是(shi)裂纹(wen)偏转或(huo)分叉、拔出效应(ying)和桥联(lian)效应(ying)。

　　2、自增(zeng)韧通过(guo)引入(ru)添(tian)加剂或(huo)晶(jing)种(zhong)来(lai)诱导(dao)等轴状(zhuang)A12O3晶(jing)粒异(yi)向生(sheng)长成(cheng)为如板状(zhuang)、长柱状(zhuang)形(xing)貌的(de)(de)晶(jing)粒来(lai)形(xing)成(cheng)自增(zeng)韧A12O3陶(tao)(tao)瓷在(zai)近十几年得(de)到了广泛(fan)的(de)(de)研究。自增(zeng)韧氧化(hua)铝陶(tao)(tao)瓷材(cai)料(liao)是通过(guo)在(zai)原料(liao)中加入(ru)可以生(sheng)成(cheng)第二(er)相的(de)(de)原料(liao)，控制生(sheng)成(cheng)条件和反应过(guo)程，直接通过(guo)高温化(hua)学反应或(huo)诱导(dao)氧化(hua)铝晶(jing)粒的(de)(de)异(yi)向生(sheng)长，使(shi)主(zhu)晶(jing)相基体(ti)中生(sheng)长出晶(jing)须均(jun)匀分(fen)布(bu)的(de)(de)、晶(jing)粒长径比(bi)大的(de)(de)或(huo)晶(jing)片的(de)(de)增(zeng)强体(ti)，形(xing)成(cheng)陶(tao)(tao)瓷复合材(cai)料(liao)。这样(yang)可以避免两相不(bu)(bu)相容以及(ji)分(fen)布(bu)不(bu)(bu)均(jun)匀的(de)(de)缺(que)陷(xian)，使(shi)强度和韧性都比(bi)用(yong)外来(lai)第二(er)相增(zeng)韧的(de)(de)同种(zhong)材(cai)料(liao)高，从而进一步(bu)提高材(cai)料(liao)的(de)(de)力学性能。

　　3、相(xiang)(xiang)变(bian)增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)当Al2O3中加(jia)(jia)入(ru)纯ZrO2(非稳定ZrO2)粒(li)子形(xing)成ZrO2增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)Al2O3陶(tao)瓷时，由于(yu)亚稳四方(fang)t-ZrO2于(yu)应力(li)诱(you)(you)发下向(xiang)单斜m-ZrO2的转(zhuan)变(bian)产生(sheng)3%～5%的体积变(bian)化及8%左右的切应变(bian)效(xiao)应，可以抵消外加(jia)(jia)应力(li)、吸(xi)收(shou)能量，从而(er)缓(huan)和(he)主(zhu)裂纹尖端的应力(li)集中，可使Al2O3陶(tao)瓷韧(ren)(ren)(ren)性显著提(ti)高。研究表明：ZrO2增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)机理有应力(li)诱(you)(you)导(dao)相(xiang)(xiang)变(bian)增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)、显微裂纹增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)、细化基体晶粒(li)、裂纹的转(zhuan)向(xiang)与分叉以及表面增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)等，其(qi)中相(xiang)(xiang)变(bian)增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)是主(zhu)要增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)机制。相(xiang)(xiang)变(bian)增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)的影响因(yin)(yin)素很多，如ZrO2含量及粒(li)径(jing)、晶粒(li)尺寸、其(qi)它添加(jia)(jia)剂种(zhong)类(lei)和(he)数(shu)量、晶粒(li)取向(xiang)等。其(qi)缺点(dian)是增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)效(xiao)果随温度的升高而(er)急剧下降(jiang)，因(yin)(yin)此(ci)一(yi)般(ban)单纯依(yi)靠(kao)相(xiang)(xiang)变(bian)增(zeng)(zeng)韧(ren)(ren)(ren)来提(ti)高韧(ren)(ren)(ren)性的材料仅适用(yong)于(yu)温度较低的场合。

　　通常在(zai)Al2O3基(ji)体(ti)中(zhong)引(yin)入ZrO2的(de)(de)颗(ke)粒(li)为微(wei)米(mi)级(ji)或(huo)亚(ya)微(wei)米(mi)级(ji)，使得(de)(de)制(zhi)成的(de)(de)复相陶瓷(ci)(ci)中(zhong)的(de)(de)ZrO2晶粒(li)尺寸易于(yu)超过临(lin)界尺寸，大大降低增(zeng)强增(zeng)韧(ren)的(de)(de)效(xiao)果。将纳(na)米(mi)级(ji)ZrO2颗(ke)粒(li)作为弥散相引(yin)入微(wei)米(mi)级(ji)陶瓷(ci)(ci)基(ji)体(ti)中(zhong)制(zhi)得(de)(de)纳(na)米(mi)复相陶瓷(ci)(ci)，取得(de)(de)了很好的(de)(de)效(xiao)果并引(yin)起人们的(de)(de)重视。

　　4、颗(ke)粒(li)(li)(li)弥散(san)(san)相(xiang)(xiang)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)颗(ke)粒(li)(li)(li)弥散(san)(san)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)机理主要有热应(ying)(ying)力诱导微裂纹(wen)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)、切应(ying)(ying)力阻碍微裂纹(wen)扩展(zhan)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)、微裂纹(wen)偏(pian)转与分支、弱化(hua)应(ying)(ying)力集中(zhong)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)以及(ji)细化(hua)基体晶粒(li)(li)(li)。颗(ke)粒(li)(li)(li)弥散(san)(san)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)与温度(du)无关，可以作为(wei)高(gao)(gao)温增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)机制。对颗(ke)粒(li)(li)(li)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)氧化(hua)铝陶瓷的(de)研究中(zhong)，主要以高(gao)(gao)熔点、高(gao)(gao)强度(du)、高(gao)(gao)弹性(xing)模量的(de)碳化(hua)物(wu)(wu)、氮化(hua)物(wu)(wu)、硼化(hua)物(wu)(wu)第(di)二相(xiang)(xiang)粒(li)(li)(li)子和具有延展(zhan)性(xing)的(de)金属颗(ke)粒(li)(li)(li)为(wei)增(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)相(xiang)(xiang)。

　　影响第(di)二相(xiang)颗(ke)粒复(fu)(fu)合增(zeng)韧效(xiao)果的(de)(de)主要因素(su)有：基体和第(di)二相(xiang)颗(ke)粒的(de)(de)弹(dan)性模量E、热膨胀系数α和两相(xiang)的(de)(de)化学相(xiang)容(rong)性。其(qi)中两相(xiang)的(de)(de)化学相(xiang)容(rong)是复(fu)(fu)合的(de)(de)前提，即两相(xiang)间(jian)不能存在过分(fen)的(de)(de)化学反应。Ep与Em相(xiang)等(deng)时，不论第(di)二相(xiang)颗(ke)粒的(de)(de)αp是大于还是小于基体的(de)(de)αm都(dou)能实现(xian)增(zeng)韧补强。

　　目(mu)前，颗粒弥散增韧(ren)的(de)研究主要(yao)从两个(ge)(ge)方面入手：一个(ge)(ge)是利用(yong)弥散颗粒和基质(zhi)材料的(de)膨(peng)胀系数(shu)以及(ji)弹性模量的(de)匹配在材料内部形成残余应(ying)力，使(shi)(shi)之达到增韧(ren)的(de)目(mu)的(de);另一个(ge)(ge)是通过自(zi)身(shen)颗粒尺寸效应(ying)来提高(gao)自(zi)身(shen)的(de)韧(ren)性，使(shi)(shi)之达到增韧(ren)的(de)目(mu)的(de)。

　　5、复合增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)多(duo)种增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)机(ji)制复合增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)氧化铝陶瓷在近年来也受到了广泛(fan)的(de)(de)关注，它主(zhu)要(yao)包括(kuo)晶(jing)须-相(xiang)变复合增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)、晶(jing)须-颗(ke)粒复合增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)、多(duo)相(xiang)颗(ke)粒复合增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)等。将ZrO2相(xiang)变增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)和晶(jing)须增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)这两(liang)种增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)同(tong)时应用(yong)到Al2O3陶瓷中，产生(sheng)十分明(ming)显的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)效果。复合材(cai)料的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)机(ji)制包括(kuo)裂纹偏(pian)转与绕过(guo)、晶(jing)须桥联与拔出以及相(xiang)变增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)和微裂纹增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)韧(ren)。