氧化铝陶瓷增韧方法有哪些
氧化铝陶瓷增韧方法有哪几种？
氧化铝陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、质量轻、成本低等优点，是目前世界上生产量最大、应用面最广的工业陶瓷材料
氧化铝增韧陶瓷
在航天航空等斟防尖端技术领域和机械、冶金、化工等一般工业领域均有着广阔的应用前景，但其最致命的力学弱点便是其本身的脆性，这是由这类材料的结构特点所决定的。陶瓷材料中的化学键以共价键和离子键为主，这两类化学键都具有强的方向性和较高的结合强度，这就使得结构中难以发生显著的位错运动。因而限制了其实际应用范围的进一步推广。因此，陶瓷特别是氧化铝陶瓷的韧化变成了近年来结构陶瓷材料研究的核心课题。
氧化铝陶瓷的增韧方法:
一、氧化锆增韧
对氧化铝陶瓷的增韧是目前使用最多的增韧方法是纳米氧化增韧。当氧化铝中加入纯Zr02，粒子形成ZrO2增韧氧化铝陶瓷时，当添加含量适当时，可使韧性显著提高。其韧化效果主要来源于以下机理：1.使氧化铝晶粒基体细化。2. 氧化锆相变韧化。3.显微裂纹韧化。4. 裂纹转向与分叉。
使用高纯氧化铝陶瓷与ZrO2增韧氧化铝陶瓷力学性能对比：
99%氧化铝陶瓷 氧化锆增韧氧化铝陶瓷
密度 3.85 3.93
抗折强度 350MPa480MPa
抗压强度 3600MPa 3300MPa
硬度 1900HV 1600HV
抗冲击强度 5MPam1/2 7MPam1/2
二、晶须、纤维增韧
晶须是具有一定长径比(直径0.1—1.8 um，长35-l50um)，且缺陷少的陶瓷单晶。具有很高的强度，是一种非常好的陶瓷基复合材料的增韧增强体；纤维长度较陶瓷晶须长数倍，也是一种很好的陶瓷增韧体，同时两者可复合实用。用SiC、Si3N4等晶须或C、SiC等长纤维对氧化铝陶瓷进行复合增韧。晶须或纤维的加入可以增加断裂表面，即增加了裂纹的扩展通道。当裂纹扩展的剩余能量渗入到纤维(晶须)，发生纤维(晶须)的拔出、脱粘和断裂时，导致断裂能被消耗或裂纹扩展方向发生偏转等，从而使复合材料韧性得到提高。但当晶须、纤维含量较高时，由于其拱桥效应而使致密化变得困难，从而引起密度的下降和性能下降。
三、颗粒增韧
在氧化铝材料中加入一定粒度的具有高弹性模量的颗粒(如SiC、TiC、TiN等)可以在材料断裂时促使裂纹发生偏转和分又，消耗断裂能，从而提高韧性。尽管颗粒增韧效果不如晶须、纤维，但用颗粒作为增韧剂制作颗粒增韧陶瓷基复合材料，其原料混合均匀化及烧结致密化都比纤维、品须复合材料简便易行。纳米颗粒复相陶瓷是在陶瓷基体中引入纳米级的第二相增强粒子，通常小于0.3um，可使材料的室温和高温性能大幅度提高，特别是强度值，上升幅度更大。
四、 氧化铝自增韧
采用纳米氧化粉末制备的陶瓷不加增塑剂仍旧在低温下显出极好的超塑性。纳米氧化铝对改善陶瓷晶粒的形状、品界特性等起到了很好的效果。通过合理选择成分及工艺，使一部分氧化铝晶粒在烧结中原位发育成具有较高长径比的柱状晶粒，从而获得晶须的一种增韧机制。这也称为原位增韧，这种技术消除了基体相与增强相界面的不相容性，保证了基体相与增强相的热力学稳定，并使界面干净，结合良好。
另外，控制显微结构；改变晶粒形状、粒径、品界特性、气孔率等提高其断裂韧性；使用亚微细且各向分布均匀氧化铝；提高氧化铝粉纯度，改善组织结构。这些都是增加氧化铝陶瓷韧性的有效手段。
氧化铝耐磨陶瓷、增韧氧化铝陶瓷和氧化锆耐磨陶瓷每种都有都有很多种。也被作为多种产品，例如：耐磨陶瓷管、陶瓷耐磨管、耐磨陶瓷衬板、重介旋流器、旋风分离器、耐磨陶瓷滚筒包胶、溜槽、管道等等。
大家都知道天然氧化铝是刚玉，莫式硬度为9，立方氧化锆的莫式硬度为8.5，但是从工业耐磨陶瓷防磨使用的角度来看，并非硬度越高越好，还要看陶瓷韧性，硬度和韧性都要高，才能说是最好的耐磨陶瓷。并不是说氧化锆陶瓷就不如氧化铝陶瓷，氧化锆陶瓷在高温下的晶格相非常稳定，还原到常温下氧化锆陶瓷晶格就受损。因此常温下就纯氧化铝和纯氧化锆来说氧化铝的硬度更高，理论也就更耐磨。但是氧化铝耐磨陶瓷是混合体，它是经过人工配料然后干压成型、烧结1680℃而成的，并非纯纯的刚玉。因此要看陶瓷的氧化铝含量，有的厂家有85%氧化铝陶瓷，92%氧化铝陶瓷，95%氧化铝陶瓷，99%氧化铝陶瓷等多种陶瓷，精城耐磨陶瓷在这个耐磨陶瓷行业研究很深很专业，精城生产的耐磨陶瓷洛氏硬度为HRA82-90，断裂韧性KIC≥7.5Mpa.m1/2，硬度仅次于金刚石。
增韧氧化铝陶瓷是在氧化铝的基础上增加一定的氧化锆陶瓷配料，耐磨性和韧性介于氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷之间，因为氧化锆陶瓷的价格较高，使用者一次性投入比较大，生产使用最多的厂家主要是欧美企业和澳大利亚必和必拓等大集团。
而氧化锆陶瓷在高温下的晶格稳定，一到常温下晶格相就受损，所以94.4%的氧化锆在常温下达到稳定状态必须添加5.6%稳定剂（稀土等），粉末干压成型，烧结1560℃而成，硬度和韧性就会超过99%氧化铝陶瓷，它的耐磨性和抗冲击性就超过了99%氧化铝陶瓷。如果不添加稳定剂，陶瓷就容易开裂，所以氧化锆球作为研磨材料，是因为它具备硬度和韧性都很大的。
所以特瓷的耐磨陶瓷的特点突出，如下：
1.硬度高，耐磨性能优异
氧化铝陶瓷采用95%AL2O3添加多种耐磨材料的独特配方，氧化铝95%、 Cr2O31.5%、TiO20.3%、 SiO21.8%、 Fe2O30.2%、 Na2O0.2%、稀土1%。100吨干压成型，具有密度大、韧性高、耐磨损等特点。经中科院上海硅酸盐研究所检测，精城特瓷生产的耐磨陶瓷的耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。
2.韧性强（抗冲击性能优异）
一般公司达不到，湖南精城公司生产的耐磨陶瓷在配方中引入了与Al2O3晶格很相近的Cr2O3和TiO2，同时添加了从日本东芝公司引进的ZnO晶须，在烧结过程中与Al2O3形成固熔体，起到细化晶粒，促进烧结和提高断裂韧性的作用，氧化铝断裂韧性达到KIC≥4.8Mpa.m1/2，氧化锆陶瓷的断裂韧性KIC≥7.5Mpa.m1/2，同时，陶瓷下面增加橡胶层弹性好，对大块物料的冲击具有良好的缓冲能力。
3.值得一提的是：
如果在离心作用力下工作的研磨介质材料最好选用氧化锆，其单斜晶型密度为5.85。而氧化铝的密度只有3.9-4.0。因此选氧化锆做研磨介质会产生更大的剪切力，提高研磨效率。
如果做为研磨罐，或轴承等部件的材料，则选择硬度更高的高纯氧化铝陶瓷效果会更好。如果需要的话，可以登录精/城/特/瓷 /公 司 网站查询电话找/魏/经理。
氧化铝耐磨陶瓷复合衬板执行的标准的GB/T27979-2011，图书书名：GB/T27979-2011氧化铝耐磨陶瓷复合衬板 出 版 社：中国标准出版社 标准号：GB/T27979-2011 书本开数：16开。可以到书店购买。
1、ZTA是氧化锆增韧氧化铝陶瓷也就是,它是在99氧化铝中加入纯Zr02氧化锆，粒子形成ZrO2增韧氧化铝陶瓷。当氧化锆添加到适当时，可使氧化铝韧性显著提高。可以说对氧化铝陶瓷的增韧是目前使用最多的增韧方法，大概比例是添加20%的氧化锆（ZrO2）才可增韧氧化铝。
2、ZTA陶瓷比95%氧化铝陶瓷更耐磨。
3、ZTA三合一衬板是氧化铝陶瓷衬板使用寿命的3倍，目前广泛应用集中在溜槽、料斗等设备的应用上，用于，用于常温环境下，输料量大、物料大、冲击力大、落差大，工况恶劣，磨损大的矿山行业。
3、ZTA增韧氧化铝陶瓷是在氧化铝的基础上增加一定的氧化锆陶瓷配料，耐磨性和韧性介于氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷之间，因为氧化锆陶瓷的价格较高，使用者一次性投入比较大。
4、ZTA陶瓷在实际使用中，比95%氧化铝陶瓷更耐磨，比氧化锆陶瓷更便宜实惠.
5、目前国内ZTA陶瓷研发成功并运用到实际中的企业并不多，好像长沙有一家做的还可以，希望能帮到大家
陶瓷材料已经成为一个十分庞大的家族，其分类也可依照不同的标准进行。
按性能分类：功能陶瓷、结构陶瓷
按用途分类：水泥、耐火材料、玻璃
按成分分类：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷
先进陶瓷材料：
所有采用无机原料做成的材料都成为陶瓷材料
主要区别：（1）原料不同，大部分采用人工合成原料；
（2）在制备、成型技术与烧结工艺方面有重大革新
（3）材料的成分包括碳化物、氮化物、硼化物等
（4）材料的性能有大幅度的提高，主要应用于高科技领域。
先进陶瓷材料按其应用领域的不同可以分为工程陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷三大类。
工程陶瓷：主要包括氧化物类、氮化物类和碳化物
用于制造刀具和耐磨件，高温热电偶保护管及坩埚，集成电路基片和多层封装管壳及高频绝缘瓷体等，其用量约占结构陶瓷的一半以上。
氧化铝陶瓷（Al2O3）：氧化铝含量在85%以上的材料统称为氧化铝陶瓷，含量在99%以上的称为刚玉陶瓷。氧化铝的熔点高达2050℃，很高的硬度（莫氏硬度为九级），弹性模量为390GPa，很好的绝缘性能和低的介电常数。
主要用途：现代陶瓷可用做量具，陶瓷密封件、陶瓷刃具以及陶瓷替代金属的零部件等。
半球面型特种陶瓷片镶嵌在特种橡胶内，形成既耐磨损又耐打击的坚固的防磨层。广泛适用于火力发电厂的输煤系统及冶金、钢铁系统的烧结厂的输料、配料系统的料斗、料仓等落差高、冲击大的部位上。
电子陶瓷95、99氧化铝陶瓷，可用于各种规格的电真空陶瓷管壳及金属化和釉化产品。为生产电真空器件的厂家提供电气性能、机械性能优越的配套瓷件。
氧化锆粉体经压制成型并经过高温烧结也可以制成陶瓷，称为氧化锆陶瓷，并非只是在陶瓷粉体中加入氧化锆粉体。
当氧化铝陶瓷(Al2O3)中加入ZrO2（非稳定ZrO2）粒子形成Al2O3+ZrO2（ZrO2增韧Al2O3）陶瓷时，则由于氧化锆（ZrO2）粒子转变诱发显微裂纹可使韧性显著提高。从氧化锆ZrO2含量及粒径对Al2O3+ZrO2陶瓷韧性的影响，可以看出，对应某一氧化锆ZrO2粒径有一个最佳ZrO2含量，即此时诱发裂纹密度较高，但又不相互连接。当氧化锆ZrO2过高时，形成相互连接裂纹而使韧性下降。
还可以看出，随氧化锆ZrO2粒子走私的增大，临界氧化锆ZrO2含量下降，说明大氧化锆ZrO2粒子诱发的裂纹尺寸大，容易相互连接形成危险裂纹。将氧化锆ZrO2的t-->m相变韧化作用及由于t-->m相变而派生出来的显微裂纹韧化与残余应韧化作用引入Al2O3等基体，可使其韧性得到显著提高。氧化锆ZrO2增韧氧化铝Al2O3基体复合材料的性能与ZrO2含量的关系。
增加陶瓷韧性的主要方法：
（1）采用高纯、超细的粉末原料，改进成型和烧结工艺，从而获得结构致密、均匀的陶瓷材料。
（2）引入细小弥散分布的第二相颗粒，实现颗粒增强与增韧，其主要原理是利用两相膨胀系数的差异，在基体与第二相之间产生一个压应力，使裂纹尖端的张应力得到缓解。
（3）通过相变增韧。利用陶瓷在相变时产生的体积变化，在受到应力时诱发相变，由于产生体积变化而产生压应力，这种压应力正好抵消了裂纹尖端的拉应力从而使断裂韧性提高。
（4）纤维增强与增韧。在陶瓷中加入另一种结构上更加完好的陶瓷晶须。由于在裂纹扩展时需要把断裂面上的晶须拔出，使得阻力增加而断裂韧性增加。
