编号：TCHY00006

篇名：纳米复合陶瓷

原文： 纳米复合陶瓷的研究始于80年代中期，十几年来一直成为材料科学者关注的焦点。 　　纳米复合，从物理观点看是呈低维状态材料的复合，在纳米复合中可利用物质低维特性，大幅度改变材料的能态。通过对材料纳米非均匀性的调整与控制得到不同大小和方式的超微复合结构，使材料的力学性能大幅度提高。各国学者已发现纳米复合陶瓷从本质上改善了陶瓷的韧性、强度、抗热冲击等性能，并使材料的高温性能和可塑性大大提高。 　　莫来石陶瓷具有很好的高温抗蠕变性，高温强度不退化，化学稳定性好等特点，莫来石作为高温材料具有广泛的应用前景。许多学者对莫来石基纳米复合材料的制备进行了广泛的研究，并取得了很大成效。 　　９０年代初，Ｙ·Ｓａｋｋａ等采用胶态成型和反应烧结方法制得Ｍｕｌｌｉｔｅ ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣ纳米陶瓷。是将微米级ＳｉＣ和Ａｌ２Ｏ３以胶态形式分散和固化形成均匀混合的致密坯体，再将坯体氧化处理使ＳｉＣ粒子部分氧化至其粒径减少到纳米尺寸的晶核为止，氧化生成的ＳｉＯ２与包裹在ＳｉＣ表面的Ａｌ２Ｏ３反应生成ｍｕｌｌｉｔｅ。坯体经常压烧结便能获得纳米陶瓷。 　　采用该方法主要优点是： １、起始原料不必进行研磨处理便可以达到纳米尺寸粒子，可避免处理过程中杂质的引入。 　　２、因反应烧结中体积膨胀，使烧成收缩减小。 　　３、氧化过程中形成的ＳｉＯ２作为一种过渡液相起到促进烧结的作用，可采用无压绕结的方法在较低温度下获得致密烧结的纳米复合陶瓷。 　　对莫来石基纳米材料的研究着重于研制将纳米第二相分散于莫来石基质中获得晶内或晶界纳米复合陶瓷，已发现其力学性能、高温性能等有突变现象。分散相在基体中的作用主要体现在以下几方面： 　　１纳米分散相抑制了基质晶粒长大，减少了异常晶粒生长。　　 ２因热失配在分散相内部或周围产生的局部应力在冷却过程中产生位错，纳米粒子的钉扎及位错堆积在基体中形成的亚晶界有利于强度提高。 　　３在纳米粒子周围产生的应力可引发沿晶断裂，另外由于硬质粒子存在使裂纹偏转，韧性提高，材料的高温力学性能也有很大提高。 　　４在高温时，纳米ＳｉＣ粒子钉扎位错，使高温机械性能如硬度、强度、抗蠕变性等得到改善。 　　纳米陶瓷已经历了十几年的发展，莫来石基纳米陶瓷仅作为其中的一例。要充分开发莫来石基纳米陶瓷的潜力，有许多问题还有待进一步探索和研究。例如，纳米陶瓷的烧结动力学，纳米陶瓷的强韧化机理及超塑性等都需作更深入的研究。