埃尔派知识课堂：陶瓷的抗热震性如何提高

陶瓷材料的抗热震性是其力学性能和热学性能的综合表现，与材料本身的物理性质有关，一些热学和力学参数是影响陶瓷抗热震性的主要参数。因此，提高陶瓷抗热震性应从改善工艺和物理参数等方面入手。

改善工艺

材料中含有少量微裂纹时，微小裂纹破裂有明显的动力扩展，从而造成严重破坏。从工艺的角度出发，通过调整材料的颗粒尺寸、人为引入裂纹等方法提高材料的抗热震性，例如二氧化锆微裂纹增韧陶瓷。

通过相变改善

氧化锆同时存在单斜、四方和立方三种晶型，且热膨胀系数不同，在升温和降温过程中，发生相变时伴随的体积变化容易导致材料破裂。利用这一特点，通过对相组成及其变化调整和控制，可以提高氧化锆陶瓷材料的抗热震性能。

引入金属化合物

经研究发现，Fe-Al基金属间化合物的性能介于钢与陶瓷之间，与氧化铝具有较好的适配性。在氧化铝基体中引入金属间化合物Fe-Al相，其抗弯强度和断裂韧性可提高到600MPa和10MPa·m1/2，同时影响Fe-Al/氧化铝复合材料的抗热震性。

引入稀土氧化物

稀土氧化物由于具有特殊的物理化学性能，能够起到改善氧化铝陶瓷显微结构和提高力学性能的作用。引入稀土氧化物被认为是改善氧化铝陶瓷性能的一个有效途径，如引入稀土氧化物三氧化二钇、氧化镧、氧化钐等可以抑制氧化铝晶粒生长，细化晶粒，提高力学性能；引入适量的三氧化二钇、氧化铈、氧化镧等可以改善氧化铝陶瓷的显微结构，加速烧结，有利于致密化并保持较好的力学性能。

引入低热膨胀系数组元

在氧化物陶瓷材料中，添加提高热导率、降低热膨胀系数的组元有利于提高陶瓷的抗热震性。例如，在氧化铝陶瓷中添加堇青石、莫来石、钛酸铝、锂辉石、锂霞石等可获得具有较低热膨胀系数的复合材料，从而提高氧化铝陶瓷的抗热震性。

形成氧化物-非氧化物复合材料

通过对氧化物-非氧化物复合材料的高温性能的研究发现，在氧化物中引入非氧化物，材料的抗热震性能明显提高，原因在于非氧化物的热传导性较高，本身的抗热震性能较好。同时，对于非氧化物基的材料而言，引入适当的氧化物可以保持非氧化物原有优良的抗热震性。