压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料.pdf

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压电陶瓷颗粒增韧陶瓷基复合材料研究进展硅酸通报Matrix引言盐郭兴梅1，赵琰2，孙康宁2CompositesDevelopmentCeramicGUO瓤昭一meil，ZHAO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性能的发挥，也限制了它的实际应用¨，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，直接强体，形成陶瓷复合材料⋯。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。ResearchandofTougheningbyPiezoelectricParticleswords：toughening1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，限制了其优良增韧‘31。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28卷第4期2009年8月(1．山东大学材料科学与工程学院，济南250061；2．山东大学T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．TQl74文献标识码：A文章编号：1001—1625(2009)04-0736-05thearethatKeyceramics；mechanicalYan2，SUNKang—nin92(I．SchoolScienceEngineering。ShandongEngineeringCeramics，Shandong250061，China)Abstract：Inthispaperresearchdevelopmentceramicmatrixcompositestoughenedpiezoelectricparticlesdiscussed，emphasizingtougheningmechanismeffectpolarizationdifferenttechniquesbehavior．Theanalysisindicatesitisperspectivedevelopappropriatematerialwithlow—cost，goodsinteringcharactercompatibilitywitllfindsuitablepreparationtechnology．ceramics；piezoelectricproperty；polarization；domain基金项目：国家自然科学基金(No：50672051)作者简介：郭兴梅(1988-)，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．E—mail：[e-mail]01．28N。．4BULLETINOFTHECHINESECERAMICSOCIETYAugust，2009MatefiMUniversity，Jinan250061，China；2。KeyLaboratoryUniversity，IinantooutonanastI_ucturew--
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Kic=[F(厂+△-，+△尸)】“2kZr20，Es]、LiTaO，／灿：O，[9】，得到了很好的增韧效果。压电第二相不止对裂纹有桥联和偏折作用，还有由用压电陶瓷增韧陶瓷基复合材料如=【E。(，+AJ)】∽硌一2[(△E·y。+AT·E。珑+E。y。】●‘◆●——11le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¨．41；相变增韧是以ZK)：作为增韧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【列；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通常所用的各种增韧方法都存在着缺陷与局限性，而用压电相进行增韧，利用畴转和孪晶增韧的机理有所有的增韧方法都基于能量释放／能量平衡理论[101。复合材料的断裂韧性如下式所示：酽是复合材料的杨氏模量；Jm是裂纹在基体中扩展所需要的能量；△．，是由于第二相的加入而增加的由文献[11]的有关工作，脆性颗粒增韧的陶瓷基复合材料的断裂韧性可由下式表示：AE和AT分别代表第二相颗粒与基体的杨