氟化物改变氧化铝陶瓷断裂韧性

改善氧化铝陶瓷断裂韧性的方式非常多，基本的一个思路就是让材料内部出现长柱状晶粒，本方法是通过在α-Al2O3中加入烧结助剂(氟化钙-高岭土)来实现的，长柱状晶粒在材料内部起到了纤维增强的作用，在断裂过程中可能会出现桥接和拔出等增韧机制。同时，经历的这种显微结构会导致出现穿晶断裂的方式，断裂能比沿晶断裂的方式更大，因此，表现为材料的宏观断裂韧性较高，不含氟化物添加剂的Al2O3陶瓷在1500℃～1600℃下烧结时，不能生成氧化铝柱晶，基本呈椭球状或球状。加入少量的氟化物，经过高温烧结，即可在组织内部原位生成柱状晶，这样柱状晶就起到了纤维或晶须的强韧化作用。

按96瓷配比，在α-Al2O3中加入烧结助剂(氟化钙-高岭土)，通过水基凝胶注模成型出氧化铝陶瓷坯片。在高温推板窑中经1570℃，2h条件下无压烧结，制备出原位生长柱状晶自增韧氧化铝陶瓷，

在1570℃烧结时完全生成柱状晶，柱晶呈现三维网络状交织在一起，样品的体积密度达到了3.77g/cm3。断裂韧性达到了5.25MPa•m1/2，比传统99氧化铝陶瓷韧性提高了60%。大大提高了氧化铝陶瓷的力学性能。 配方中的氟化物起到了助熔作用，促使氧化铝晶粒朝着某一定向方向生长，形成了长柱状晶粒。