压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料研究进展.pdf

第28卷第4期硅酸盐通报Vol.28No.4
2009年8月BULLETINOFTHECHINESECERAMICSOCIETYAugust,2009

压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料研究进展

郭兴梅1,赵琰2,孙康宁2
(1.山东大学材料科学与工程学院,济南250061;2.山东大学工程陶瓷实验室,济南250061)

摘要:本文综述了压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料的研究进展,重点讨论了增韧机理、极化及不同工艺对增韧效
果的影响。分析认为,研究一种低成本、烧结性能较好且能够与基体稳定共存的压电材料,以及能够获得最佳性能
的合适的制备工艺是目前的研究趋势,具有广阔的发展前景。
关键词:陶瓷增韧;压电陶瓷;力学性能;极化处理;电畴结构
中图分类号:TQ174文献标识码:A文章编号:100121625(2009)0420736205

ResearchandDevelopmentofTougheningofCeramicMatrix
CompositesbyPiezoelectricCeramicParticles

GUOXing2mei1,ZHAOYan2,SUNKang2ning2
(1.SchoolofMaterialScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061,China;
2.KeyLaboratoryofEngineeringCeramics,ShandongUniversity,Jinan250061,China)

Abstract:Inthispapertheresearchanddevelopmentofceramicmatrixcompositestoughenedby
piezoelectricceramicparticlesarediscussed,emphasizingonthetougheningmechanismandtheeffectof
polarizationanddifferenttechniquesonthetougheningbehavior.Theanalysisindicatesthatitis
perspectivetodevelopanappropriatepiezoelectricmaterialwithlow2cost,goodsinteringcharacterand
compatibilitywithmatrixandtofindoutasuitablepreparationtechnology.
Keywords:tougheningofceramics;piezoelectricceramics;mechanicalproperty;polarization;domain
structure

1引言
陶瓷材料以其高强度、高硬度、耐磨损、抗氧化、耐腐蚀、重量轻和良好的化学稳定性等一系列优良的性
能,在工业生产的各个领域得到了广泛应用。但是,由于陶瓷材料脆性大、韧性低的固有弱点,限制了其优良
性能的发挥,也限制了它的实际应用[1,2]。目前,提高陶瓷材料的强度和韧性有两条途径:自增韧和第二相
增韧[3]。
自增韧也称原位增韧。它是在陶瓷基体中加入可以生成第二相的原料,控制生成条件和反应过程,直接
通过高温化学反应或者相变过程,在主晶相基体中生长出均匀分布的晶须、高长径比的晶粒或晶片形态的增
强体,形成陶瓷复合材料[1]。自增韧的韧化机理类似于晶须增韧补强的作用,主要是借助于自生增强体的
拔出、桥连与裂纹的偏转机制。

基金项目:国家自然科学基金(No:50672051)
作者简介:郭兴梅(19882),女,在读学士.主要从事陶瓷基复合材料的研究.
通讯作者:孙康宁.E2mail:[e-mail]

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第4期郭兴梅等:压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料研究进展737

第二相增韧按增韧相及增韧机理进行分类,可以分为:颗粒弥散增韧、相变增韧、纤维晶须增韧、协同增
韧、畴转和孪晶增韧[1,3]。
[1,4]
颗粒弥散增韧可以分为刚性颗粒增韧、延性颗粒增韧和纳米颗粒增韧;相变增韧是以ZrO2作为增韧

相利用应力诱导四方ZrO2马氏体相变来改变陶瓷材料的韧性;纤维晶须增韧是通过高强度的纤维(晶须)
来分担外加的负荷以及利用纤维(或晶须)与陶瓷基体的弱界面结合来造就对外来能量的吸收系统,从而达
到改善陶瓷材料脆性的目的[5];协同增韧是通过几种增韧方法共同作用从而达到比单一增韧方法更好的增
韧效果;畴转和孪晶