根據(jù)對(duì)可加工陶瓷可加工機(jī)理的認(rèn)識(shí)，陶瓷工作者們對(duì)陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以期得到性能良好的可加工陶瓷。
在最早的可加工陶瓷一玻璃陶瓷的制備過(guò)程中，Tomoko Uno等在氟云母中加入適量的鋇鹽使材料的強(qiáng)度得到成倍的提高。體系中大量的云母晶體粒徑< lum，在云母晶體的層間鋇以Ba2+形式存在，使得斷裂性能提高，強(qiáng)度可達(dá)350MPa。在這之后，他和他的合作者們又采用熔融法，通過(guò)對(duì)結(jié)晶過(guò)程嚴(yán)格控制．得到含納米四方ZrOv晶體的鈣云母玻璃陶瓷。TEM照片顯示，基體內(nèi)鈣云母晶粒尺寸為：長(zhǎng)0. 5- 2Um，寬0.2-0.5um，粒徑為20- 50um的氧化鋯包覆于其中．這一晶內(nèi)型結(jié)構(gòu)和氧化鋯的相變?cè)鲰g作用使材料表現(xiàn)出很高的抗彎強(qiáng)度工作為耐火度更高的Ti3SiC2，其晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，是Si層通過(guò)TiC八面體連接在一起構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。在SEM下可以看到，Ti3SiC2是由層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的：這種層狀結(jié)構(gòu)在加工時(shí)，會(huì)使裂紋沿層狀界面開(kāi)裂，因而使這種陶瓷更易加工。
Padiure等設(shè)計(jì)了具有弱的相界，細(xì)長(zhǎng)的晶粒和較高內(nèi)應(yīng)力的非均質(zhì)碳化硅。這種非均質(zhì)碳化硅中含有粗糙的長(zhǎng)晶粒和弱的晶界組成。這些微觀結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特征就是損傷模型在赫茲接觸負(fù)荷下的轉(zhuǎn)變：在具有良好的晶界結(jié)合的均質(zhì)碳化硅中，損傷在接觸處以外形成了大量清楚的、常見(jiàn)的錐形裂紋，在非均質(zhì)材料中，這表現(xiàn)為一個(gè)在接觸環(huán)下面形成一個(gè)具有不連續(xù)微觀缺陷的擾動(dòng)區(qū)。在重復(fù)荷載下，非均質(zhì)材料的損傷區(qū)鋪展相對(duì)較快，最終導(dǎo)致晶粒剝落和材料的開(kāi)裂。
Chihiro等在多孔陶瓷制備的基礎(chǔ)上，研究了不同晶粒結(jié)構(gòu)的多孔氮化硅的微觀結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)力學(xué)性能的測(cè)量以及對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的觀察，他們認(rèn)為：具有不同結(jié)構(gòu)的不同多孔氮化硅其可加工性和力學(xué)性能并不一樣。在孔隙率相同的情況下，具有柱狀結(jié)構(gòu)的|3一晶粒組織的多孔氮化硅陶瓷與具有球狀結(jié)構(gòu)的a-晶粒組織的多孔氮化硅相比，具有更高的強(qiáng)度和更好的可加工性。Chihiro等認(rèn)為，這種可加工強(qiáng)度產(chǎn)生的一個(gè)重要因素就是柱狀晶粒的長(zhǎng)徑比，另外孔隙率的下降會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的增加。
氧化物陶瓷（包括氧化鋁、氧化鋯和莫來(lái)石）可加工性是加入稀土磷酸鹽(如IaP04、CePO4),這些磷酸鹽與氧化物有良好的化學(xué)相容性，針對(duì)各種氧化物陶瓷采取不同的制備工藝，從而實(shí)現(xiàn)第二相的均勻分布，使氧化物晶粒與磷酸鹽晶粒之間形成弱界面，而在第二相弱界面處微裂紋的形成與連接是該類化合物易于去除材料或具有可加工性的主要原因。
造成氧化物／稀土磷酸鹽復(fù)相陶瓷可加工性的因素是多方面的：材料中軟相（稀土磷酸鹽）和硬相（氧化物基體）之間結(jié)合較弱，加工時(shí)在界面上形成微裂紋和微裂紋的連接；軟相晶粒在加工過(guò)程中產(chǎn)生變形和微裂紋。此外在p-TCP/Dy-PO4系復(fù)相陶瓷中，其可加工性被認(rèn)為是摻有Dy的B-TCP(B一磷酸三鈣)穿晶斷裂所致。
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本文“可加工陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2019-03-16 10:07:09
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