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氧化铝陶瓷材料具有耐高温、耐磨损和耐腐蚀等优良性能，但相对较弱的机械性能限制了其更广泛的应用。ZrO2颗粒增韧一直是韧化最为简单且行之有效的方法。本文的研究目的是以ZrO2增韧Al2O3(ZTA)陶瓷为基体，通过引入MgO/TiO2和SiO2/TiO2两种纳米复合添加剂改善材料内部微观结构，从而提高ZTA(ZrO22％)陶瓷的烧结和机械性能。
本论文以工业Al2O3，ZrO2为基础原料，通过不同工艺将纳米微米添加剂与ZTA浆料机械混合，然后通过干压成型，1600℃无压烧结得到试样。通过改变添加剂的配比和用量来改善ZTA陶瓷的烧结和机械性能，以期用低成本制备高性能ZTA陶瓷材料。
纳米MgO和TiO2作为复合添加剂引入到ZTA陶瓷中，在选定MgO添加0.2wt％的情况下，考察了TiO2的添加量对材料烧结和机械性能的影响。当添加纳米MgO0.2wt％和TiO20.8wt％时，得到了致密度高、力学性能优良的ZTA陶瓷，抗弯强度和断裂韧性分别为364 MPa和4.3 MPa·m1/2。相比添加微米添加剂的试样强度提高近15％。SEM分析可知，引入纳米添加剂可以较好的抑制晶粒生长，获得均匀的粒径分布，有助于材料机械性能的提高。
以纳米SiO2和TiO2作为复合添加剂引入到ZTA陶瓷中，研究了添加剂的配比、用量和粒径对ZTA陶瓷烧结和机械性能的影响。结果表明在纳米SiO2和TiO2的配比为2:3，添加总量为1wt％，保温2h的工艺条件下，材料抗弯强度和断裂韧性都达到最高值，分别为383 MPa，6.5 MPa·m1/2。相比掺杂微米添加剂的ZTA陶瓷，强度提高了37％，断裂韧性提高了近55％。最后考察了保温时间对ZTA陶瓷性能的影响，发现延长保温时间，导致材料机械性能的下降。由光学显微照片所示，材料内部产生了少量片状和板状晶粒。研究认为，材料性能的大幅度提高可以归结为晶粒的细化，板状晶粒的产生导致材料断裂时裂纹偏转所引起的。