中國粉體網(wǎng)訊  眾所周知,，陶瓷材料均有一個致命的缺陷——脆性。陶瓷材料的脆性由其化學性質(zhì)和顯微結(jié)構(gòu)所決定的，是陶瓷材料與生俱來的特性,。其脆性越大,，即表示其斷裂韌性越低，這在一定程度上限制了它的應用,。

陶瓷脆性的本質(zhì)主要由化學鍵性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)所決定,，在陶瓷中缺少獨立的滑移系，材料一旦處于受力狀態(tài)就難于通過滑移所引起的塑性形變來松弛應力,。從顯微結(jié)構(gòu)上看,，脆性的根源在于微裂紋的存在，易于引起應力高度集中,，繼而微裂紋擴展以致斷裂,。

斷裂力學性能是評價陶瓷材料力學性能的重要指標，預測結(jié)構(gòu)材料的力學性能所必需的一個重要參數(shù)是斷裂韌性,。斷裂韌性是材料重要的基本力學參數(shù)之一,，用來表征材料阻止裂紋擴展的能力，是度量材料韌性好壞的重要指標,，也是評價陶瓷服役性能及可靠性的關鍵力學性能指標,。其對于結(jié)構(gòu)陶瓷的研發(fā)、制備,、選材與設計具有決定性意義,。

就氧化鋯陶瓷而言，據(jù)文獻報道,，穩(wěn)定劑種類和含量,、晶粒尺寸等是氧化鋯四方相保留到室溫的關鍵影響因素。在眾多穩(wěn)定劑中,，Y₂O₃穩(wěn)定氧化鋯陶瓷 (Y-ZrO₂) 的綜合力學性能最好而被廣泛應用,。至目前報道，其抗彎強度可高達1.5 GPa,，斷裂韌性為2MPa·m^1/2 ~ 20 MPa·m^1/2�,？梢园l(fā)現(xiàn),，Y-ZrO₂的斷裂韌性值在以往的報道中具有較大差異。這是由兩方面的原因?qū)е碌模阂环矫�,，陶瓷材料斷裂韌性的測試方法眾多,，但沒有一種快捷、可靠的測試方法來準確評價氧化鋯的斷裂韌性,，因此,，對于同一種Y₂O₃穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料，測試方法的不同往往得到的斷裂韌性具有較大的差異；另一方面,，Y₂O₃穩(wěn)定的多晶氧化鋯陶瓷中,，穩(wěn)定劑含量對其力學性能有很大影響。常見的氧化鋯結(jié)構(gòu)件陶瓷含有2mol%~ 3mol%的Y₂O₃,，相組成以四方相氧化鋯為主,，具有較高的斷裂韌性。而在電子,、光學等方面應用的氧化鋯功能陶瓷,，相組成以立方相氧化鋯為主，其斷裂韌性較差,。到目前為止,，關于Y-ZrO₂陶瓷材料力學性能的系統(tǒng)性研究依然較少。其次,，Y-ZrO₂常與氧化鋁進行復合,，制備綜合性能優(yōu)異的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷（ZTA）和氧化鋁增強氧化鋯陶瓷（ATZ），其斷裂韌性也因氧化鋯和氧化鋁的組成比例不同具有一定差異,，其研究備受國內(nèi)外學者的關注,。

在眾多陶瓷材料斷裂韌性測試方法中，SENB法由于測試簡便而被廣泛應用,，但由于切口鈍化,，使其測量的斷裂韌性結(jié)果偏高。2014年饒平根教授研究團隊首次將飛秒激光微加工技術運用到 SEVNB法測量結(jié)構(gòu)陶瓷的斷裂韌性,，可靠準確測試了氮化硅,、氧化鋁、氧化鋯等典型結(jié)構(gòu)陶瓷的斷裂韌性,。到目前為止,，該團隊這種改良的SEVNB法也已應用于氧化鋯、硼化鋯,、碳化硅纖維增韌硼化鋯,、碳納米管增韌氧化鋯、氧化鋯增韌氧化鋁,、硬質(zhì)合金等多種材料,，顯示出了良好的可重復性和可靠性。

中國粉體網(wǎng)將于2023年12月20-21日在湖北宜昌舉辦“第六屆新型陶瓷技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”,，屆時華南理工大學饒平根教授將帶來《陶瓷材料斷裂機理及Y-ZrO₂基結(jié)構(gòu)陶瓷斷裂韌性可靠評價》的報告,。本報告將介紹陶瓷材料的斷裂機理，并解析結(jié)構(gòu)陶瓷脆性斷裂的原因,。

來源：

崔金平等：可靠評價Y-ZrO₂及Y-ZrO₂/Al₂O₃陶瓷斷裂韌性研究進展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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