氧化鋯增韌氧化鋁（zirconia toughened alumina,ZTA）陶瓷與單相Al2O3和ZrO2陶瓷相比具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在電子、生物醫(yī)療、半導(dǎo)體等高端工業(yè)領(lǐng)域顯示出更廣闊的應(yīng)用前景。

圖 ZTA陶瓷的應(yīng)用，圖源網(wǎng)絡(luò)

氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷也可被稱為ZTA陶瓷，其熔點(diǎn)高、硬度高，并且耐酸堿腐蝕，同時具有韌性較強(qiáng)的優(yōu)勢，屬于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷中具有較大應(yīng)用潛力的一類。其中的氧化鋯含量在10%~20%之間時，可以起到抑制晶體生長氧化鋁酸性的作用，也就可以起到提升材料硬度的作用。特別是若氧化鋯含量處于12%~14%之間時，ZTA陶瓷的硬度和強(qiáng)度均能上升至最大值，如果氧化鋯粉末含量為20%，并且其呈高度分散狀態(tài)，經(jīng)過熱壓燒結(jié)處理以后，ZTA陶瓷的機(jī)械性能將達(dá)到最好狀態(tài)。

制備ZTA陶瓷的過程中，主要包含ZrO2/Al2O3復(fù)合粉體制備、坯體成型以及燒結(jié)等多道工序。為了提升化鋯增韌氧化鋁陶瓷的性能，必須首先保障ZrO2/Al2O3復(fù)合粉體的質(zhì)量，對氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷復(fù)合粉體進(jìn)行制備，可以采用機(jī)械混合法、共沉淀法、溶膠-凝膠法以及水熱合成法等多種方式。

1.機(jī)械混合法

機(jī)械混合法是將組成復(fù)合粉體的粉末進(jìn)行混合、球磨，然后再進(jìn)行燒結(jié)。機(jī)械混合法制備ZrO2和Al2O3復(fù)合粉體，需要將粉末原料進(jìn)行混合以及球磨處理，之后開展燒結(jié)工作。該法直接、簡便，但不能保證多相組分的均勻分散。

2.共沉淀法

典型的共沉淀法是將三氧化二釔（Y2O3）溶于鹽酸后與ZrOCl2、8H2O及AICl3、6H2O的水溶液配成混合溶液，以噴霧方式加入溫度恒定在40℃的稀氨水中（pH=9），快速攪拌以產(chǎn)生共沉淀。沉淀物經(jīng)減壓過濾、烘干磨細(xì)后在 840℃煅燒，即得到混合均的ZrO2（Y2O3）/Al2O3復(fù)合粉體。

3.溶膠-凝膠法

使用溶膠-凝膠法制備ZrO2/Al2O3復(fù)合粉體，需要首先將無機(jī)或是有機(jī)的鋯（鋁）鹽均勻混合于溶液當(dāng)中，再通過水解以及聚合反應(yīng)生成溶膠體系。溶膠為透明色，經(jīng)過老化以及聚合之后，可形成凝膠，針對凝膠實(shí)施干燥和煅燒等處理，即可獲取ZrO2/Al2O3納米復(fù)合粉體，該制備方式有利于提升Al2O3中ZrO2的分散效果。

4.水熱合成法

水熱合成法就是使用密閉性良好的壓力容器，將水溶液放置于其中作為反應(yīng)介質(zhì)，針對容器加熱，使常規(guī)條件下不溶或是難溶的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)溶解，并重結(jié)晶。通過應(yīng)用該方法制備ZrO2/Al2O3復(fù)合粉體，優(yōu)勢較為顯著，例如可以直接將產(chǎn)物呈現(xiàn)為晶態(tài)，不需進(jìn)行燒結(jié)晶化，可以避免出現(xiàn)燒結(jié)引起的團(tuán)聚現(xiàn)象，更有利于保持粒度的均勻性和形態(tài)的規(guī)則性，同時水熱反應(yīng)條件下的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)晶形態(tài)更加優(yōu)良。

無論采用哪一種方式，既要保障ZrO2的顆粒細(xì)度小且顆粒度分布范圍窄，又要保證ZrO2的均勻分散，使Al2O3顆粒能夠完全包裹ZrO2，以產(chǎn)生良好的增韌效果。

?資料來源：

1.氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的研究進(jìn)展，朱琳琳,等.

2.氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料的研究進(jìn)展，李金濤.

3.氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷研究進(jìn)展，丁凱東,等.

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