氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA）的增韧机制

氧化铝以其高强度、高硬度、高耐磨、抗氧化及抗热震等优异性能，在机械、电子、化工等领域得到广泛应用。但氧化铝的断裂韧性较低，抗冲击能力差，限制了其更广泛领域的应用。通过在氧化铝基体中添加增韧材料，可明显改善这一现象。其中氧化锆增韧氧化铝陶瓷被证明具有较好的增韧效果。ZrO2增韧机制有许多种：应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化和微裂纹分叉增韧等。

1、应力诱导相变

应力诱导相变增韧是利用应力诱导四方ZrO2马氏体相变来改变陶瓷材料的韧性。ZrO2在室温下为单斜晶系，当温度达到1170℃时，由单斜晶系转化为亚稳态的四方晶型，在应力作用下，亚稳态的四方晶型ZrO2可诱发相变重新转化为单斜晶型。当ZrO2颗粒的尺寸足够小，在室温时，ZrO2仍保持四方相，当受到外应力时，裂纹尖端前部区域的四方ZrO2发生相变，吸收能力，引起体积膨胀，阻止裂纹扩展。

2、 弥散增韧

不改变裂纹尺寸的情况下，添加四方氧化锆和立方氧化锆的氧化铝，使得裂纹扩展路径曲折、分叉，吸收更多能量，断裂韧性有所提高。

3、压缩表面韧化

研磨相变韧化ZrO2的表面，可以使表面层的四方相ZrO2颗粒转变为单斜相，并产生体积膨胀，形成压缩表面层，抵消一部分外加拉应力，从而强化陶瓷。

4、微裂纹增韧

在一定条件下，相变引发体积膨胀在基体中引起均匀分散又不互相连接的微裂纹，增加材料的断裂表面能，吸收主裂纹扩展的能力，达到增加断裂韧性的效果。

由于ZTA陶瓷具有优异的散热性、绝缘性、抗热震性和机械强度，ZTA陶瓷被广泛应用于汽车领域、生物医疗领域以及许多工程领域的工程材料。