氧化铝是氧化物中最稳定的物质，具有机械强度高、电绝缘性高、介质损耗低的特点。在航天、航空、纺织、建筑等领域有着广阔的应用前景。但由于其脆性大、均匀性差等致命弱点，影响了陶瓷零件的安全性。因此，提高氧化铝陶瓷的韧性是一个重要的问题。

材料容易塑性变形，因为金属键没有方向性。在陶瓷材料中，原子之间的化学键是共价键和离子键。共价键具有明显的方向性和饱和性，而离子键的同号离子相互靠近时具有很大的排斥性。因此，主要由离子晶体和共价晶体组成的陶瓷很少有滑移系，一般在滑移发生前就已断裂。

为了降低氧化铝基陶瓷材料的脆性，除了采用先进的制备技术外，还需要对氧化铝陶瓷的增韧技术进行广泛而深入的研究。目前，本研究主要集中在以下几个方面。

利用相变作为增韧陶瓷的手段并取得显著成果，始于部分稳定氧化锆以提高抗热震性的研究。由于氧化锆相变的特性，氧化锆增韧氧化铝陶瓷，被证明具有良好的增韧效果。目前，基于相变增韧的ZTA可用作许多零件的结构材料。

纯氧化锆在1000℃附近具有固相转变:四方相(t)→；属于马氏体相变的单斜相(M)会产生3% ~ 5%的体积膨胀。当裂纹扩展到含有t -ZrO2晶粒的区域时，裂尖形成的工艺区即工艺区中的t -ZrO2在裂尖应力场的作用下会产生T-RARR；m相变，所以它不仅产生新的断裂面并吸收能量，而且由于相变时的体积效应(膨胀)也吸收能量。同时，由于t & rarrM相变颗粒的体积膨胀在裂纹上产生压应力，阻碍裂纹扩展。

相对而言，材料裂纹尖端的临界应力强度因子增大& mdash& mdash断裂韧性。T & rarr氧化锆的M相变增韧和t & rarr在氧化铝基体中引入相变M衍生的微裂纹增韧和残余应力增韧，可以显著提高韧性。

迄今为止，部分稳定氧化锆相变增韧是最成功的增韧方法之一。但由于许多脆性材料不一定有这种有利于增韧的相变，受温度影响较大，这种增韧方法不能广泛应用。

晶须、纤维和碳纳米管的增韧

与氧化铝基陶瓷的相变增韧相比，晶须增韧和纤维增韧是一种很有前途的增韧技术。晶须拔出折断时，消耗了一定的能量，有利于阻止裂纹扩展。提高晶须强度和降低晶须弹性模量有利于材料韧性的提高。增加晶须尺寸(长度、半径和长径比)可以提高晶须的增韧效果。

在陶瓷基体中添加定向或无序纤维可以获得高强度、高韧性的陶瓷复合材料，这已成为氧化铝陶瓷领域的发展方向之一。为了达到纤维复合增韧的目的，纤维与基体材料之间必须满足两个条件:①增强纤维的弹性系数必须高于氧化铝陶瓷基体的弹性系数；②纤维必须与基质相容。

颗粒弥散增韧

添加粒状金属相可以提高陶瓷的力学性能，在脆性陶瓷中引入韧性金属相是一种很有前途的增韧方法。金属颗粒作为延展性的第二相引入陶瓷基体，不仅改善了陶瓷的烧结性能，而且从多方面阻碍了陶瓷材料中的裂纹扩展，从而提高了复合材料的抗弯强度和断裂韧性。

当其形状为颗粒状时，增韧机制主要是裂纹偏转；而金属的塑性变形主要发生在金属以纤维、片状等形态存在的复合材料中。陶瓷和金属间化合物都是可以在高温下使用的材料。

通过细化基体晶粒和屏蔽裂纹，耗散裂纹扩展的动力，达到增韧的目的。虽然效果不如纤维和晶须，但工艺简单易行，成本低廉。只要粒子的种类、大小和含量选择得当，增韧效果还是非常明显的。

纳米材料和纳米技术的研究有可能在陶瓷增韧技术上取得革命性的突破。一方面纳米陶瓷的晶界数量会因晶粒细化而大大增加，同时纳米陶瓷的孔隙和缺陷尺寸减小到一定尺寸也不会影响材料的宏观强度，这将大大增加材料的强度和韧性。另一方面，在陶瓷基体中引入纳米分散相并进行复合，不仅可以大大提高其强度和韧性，还可以明显提高其耐高温性能。

因此，氧化铝陶瓷的纳米化和纳米复合成为提高其断裂韧性的重要途径之一。

纳米复合陶瓷的强韧化机理主要体现在以下几个方面:①分散相的引入有效抑制了基体晶粒的长大，减少了晶粒的异常长大；②弥散相或弥散相周围存在局部应力，细化晶粒，削弱主晶界的作用；③纳米颗粒在高温下可以抑制位错运动，提高高温下的硬度、强度和抗蠕变性等力学性能。