氧化鋁陶瓷作為當下應用較廣、性價比較高的工業陶瓷之一，其超高的硬度、出色的耐磨能力、穩定的化學性能等都讓其在工業防磨領域備受青睞。但是氧化鋁陶瓷脆性大、斷裂韌性低（僅為2.5—4.5MPa•m1/2 ）的特性卻限制了其在大沖擊工況中的使用。那么氧化鋁陶瓷如何提升斷裂韌性呢？
 

 

        目前，提高氧化鋁陶瓷斷裂韌性主要有三種方法：

        1. 引入第二相。在氧化鋁陶瓷的基體中引入第二相，使其填充到氧化鋁的晶界處，從而有利于阻斷裂紋的傳播，進而提高陶瓷的斷裂韌性。

        2. 加入氧化鋁籽晶。因為籽晶的加入，能促使晶粒的異向生長，異向生長會形成片狀以及柱狀的晶粒，這種晶粒類似于晶須，從而對陶瓷有裂紋偏移、晶粒拔出、連接增韌的作用。

        3. 形成缺陷分布。通過粉體的合成過程或陶瓷的制備過程中形成缺陷分布，從而改善氧化鋁陶瓷的斷裂韌性。

        氧化鋯增韌氧化鋁就是采用引入第二相的方法提升氧化鋁斷裂韌性。

        精城特瓷研發生產的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷（也叫ZTA陶瓷）是在氧化鋁中加入一定比例的氧化鋯，給α-氧化鋁晶體中引入氧化鋯作為第二相，填充到氧化鋁的晶界處，阻斷裂紋的傳播，提升陶瓷斷裂韌性。
 

ZTA陶瓷顆粒
 

        1、氧化鋯晶粒的存在，能固定、強化氧化鋁陶瓷的晶界，從而能減弱裂紋的影響。

        2、氧化鋯的彈性模量和熱膨脹系數都與氧化鋁有所不同，由于它們這兩種性質的差別，當氧化鋯填充在氧化鋁晶界處時，氧化鋯晶粒會受到氧化鋁晶粒對其產生的徑向壓應力，從而被緊緊地夾住，當遇到外力作用時，裂紋會發生偏轉，進而提高了陶瓷的斷裂韌性。

        數據分析表明，當燒結溫度低于1500℃時，燒結體的致密度比較低，說明此時陶瓷中可能還存在大量的氣孔未排除。當燒結溫度達到1500℃時，其致密度有大幅度的提升，甚至其中純氧化鋁的燒結體致密度達到99%以上。但進一步提高燒結溫度，純氧化鋁的燒結體致密度出現減小，反而摻有不同比例氧化鋯的氧化鋁-氧化鋯燒結體致密度進一步增加，且高于純氧化鋁燒結體。從不同配比的氧化鋁-氧化鋯燒結體致密度變化趨勢看出，當A1/Zr=20時，其致密度最高，達到了 99.4%，此時樣品基本完全致密。對于純氧化鋁陶瓷在1600℃時，致密度反而有了小幅的降低，這主要是當溫度繼續升高時，陶瓷的晶粒會部分異常長大，形成二次再結晶，致使一些氣孔被包裹到晶粒內部，從而使陶瓷樣品的致密度降低。并且同時有少量的氣孔以微小的尺寸存在于晶粒中，氣孔在晶粒中可發生遷移，從而引發氣孔合并，導致較大氣孔的出現，最終導致樣品的致密度小幅降低。

        也就是說，在1600℃的溫度下燒結出的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷性能較好，其斷裂韌性可達7.6MPa•m1/2，比純氧化鋁陶瓷提升了近一倍，可以用于礦山、碼頭、港口等重磨損強沖擊工況。
 

ZTA陶瓷襯板