1.2 陶瓷材料性能的改善

1.2.1 陶瓷材料的韧化

众所周知，陶瓷材料虽然具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀和密度小等一系列优良的特殊性能，但是它也存在一个致命的弱点，就是脆性大，这就大大限制了它的实际应用。为了减轻它的脆性，改善力学性能，可以从两个方面入手：采用烧结和热处理方法，使其在显微组织中产生增韧相；在陶瓷材料制备中，采用机械混合的方法加入起到增韧作用的第二相，陶瓷基增强复合材料就属于这一类。

1.相变韧化

ZrO₂陶瓷的同素异构转变就属于相变韧化。前已述及，ZrO₂陶瓷在从液态冷却下来的时候，能够发生下述的同素异构转变：液相（L）→立方相（c）→正方相（t）→单斜相（m），其中t→m属于马氏体相变。t→m相变时伴随着5%的体积膨胀，相变产生的体积效应和形状效应，能够吸收大量能量，从而表现出非常高的韧性。在ZrO₂陶瓷中加入足够的稳定剂（前已述及，如Y₂O₃等），使得t→m相变点Ms稳定到室温以下。这样，ZrO₂陶瓷在承载中就会发生应力诱发t→m相变，从而提高韧性。

采用加入不同含量的稳定剂或者热处理的方法可以得到t+m、c+t、c+t+m的组织，由于这些组织中都存在t相，可以产生t→m相变韧化效应，这种组织就是PSZ。

2.增强组织韧化

图1-17给出了SiC晶须与ZrO₂复合增韧陶瓷材料的强度与断裂韧度。图1-18所示为不同SiC晶须增强复合陶瓷材料的断裂韧度。

图1-17 SiC晶须与ZrO₂复合增韧陶瓷材料的强度与断裂韧度

图1-18 不同SiC晶须增强复合陶瓷材料的断裂韧度