氧化铝陶瓷具有优良的力学性能、电性能、化学稳定性,而且原料来源广泛,制造成本低,是用来制造多种高性能陶瓷部件的基础材料,被广泛用于机械电子、医药、食品、石油、化工、航空、航天等领域。
但氧化铝陶瓷同样具有陶瓷的高脆性、较差的抗热震性和低断裂韧度等缺点,根据Evans的研究结果显示,这些因素在很大程度上会影响陶瓷材料的磨损率,尤其是硬度和断裂韧性。
同时,这些缺点也增加了氧化铝陶瓷机械加工的难度,并限制了它在许多领域的应用。不过以上问题并非没有办法解决,据悉,细晶纳米陶瓷在低温下往往能表现出很大的延展性,因此“细晶化”就是补全氧化铝陶瓷短板的一条可行途径。
研究表明,氧化铝陶瓷晶粒细化可以提高性能,使晶界物质的内应力降低,不易造成穿晶断裂,提高材料的密度、机械性能及化学性能,显著降低烧成温度达到节能目的。
比如说在氧化铝陶瓷刀具切削过程中,细晶材料能有效地延缓裂纹扩展速率,延迟晶粒脱落的发生,显著地提高刀具的耐磨性和使用寿命。
但也要知道,不断地晶粒细化对氧化铝陶瓷是比较难的:首先,纳米级微细的α-Al2O3容易团聚不易分散;其次,细料有较高的表面活性,在烧结过程中易产生化学反应造成晶粒异常长大。