《表1 添加不同含量Zr O2后Al2O3陶瓷的抗热震性能》

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《Al_2O_3抗热震陶瓷的研究进展》

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添加Zr O2虽然能够在一定程度上提高Al2O3陶瓷的抗热震性能，但添加量应当适当．一方面，过多的Zr O2添加量将造成t相向m相转变时体积膨胀过大并形成裂纹源头，在热应力作用下成为大裂纹，从而降低Al2O3陶瓷的抗热震性；另一方面，Zr O2晶粒尺寸随着添加量的增加而增大[40]，导致Zr O2晶粒与Al2O3陶瓷基体接触的界面增大，过大的界面会造成两相表面的热不匹配性，产生热应力集中，也不利于提高Al2O3陶瓷的抗热震性．此外，为了解决在Al2O3陶瓷中单独添加Zr O2造成的热膨胀系数增大、烧结困难和成本较高等缺点，吴锋等[41]在Al2O3陶瓷中复合添加质量分数均为2%的Zr O2和Ti O2，利用Ti O2形成具有低热膨胀系数的钛酸铝，通过协同增韧机制提高Al2O3陶瓷的抗热震性．经1 100℃热震温差（水冷）后，复合添加Zr O2和Ti O2的Al2O3陶瓷抗热震次数由单相Al2O3陶瓷的2次提高到10次，且大于单独添加Zr O2或Ti O2的Al2O3陶瓷的抗热震次数（均为3次）．复合添加Zr O2和Ti O2提高Al2O3陶瓷抗热震性的机理为:1) Ti O2的引入促进了烧结，增加了陶瓷的烧后线收缩率，提高了陶瓷强度，即提高了陶瓷抵抗热应力的能力，同时Ti O2与Al2O3形成钛酸铝，减小了陶瓷的热膨胀系数；2)加入的Zr O2在冷却时发生t相向m相转变，引起的体积膨胀既可补偿部分烧成收缩又能在基体中产生弥散分布的微裂纹，起到微裂纹增韧作用；3)钛酸铝与刚玉的线膨胀系数差异导致在陶瓷基体内形成微裂纹，也起到微裂纹增韧作用．表1汇总了添加不同含量Zr O2后Al2O3陶瓷的抗热震性能．表1中的抗热震指数指的是5、10、20和30次热震后的残余抗弯强度平均值[35].