日前，中科院近代物理研究所、蘭州大學物理科學與技術學院、中國科學院大學核科學與技術學院的研究人員利用碳化硅晶須增強ZTA（氧化鋯增韌氧化鋁）陶瓷取得進展。

該成果以“Correlation between phase content and mechanical properties of SiCw-ZTA composites sintered by SPS”為題發表在“國際陶瓷”（Ceramics International）期刊。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.02.063

氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）復合材料因其卓越的機械性能而被廣泛用作許多工程領域的工程材料。但是，ZTA的斷裂韌性通常不能滿足航空航天，機械等領域的要求。在這項研究中，SiC晶須（SiCw）已被摻入ZTA復合材料中以改善斷裂韌性。研究人員以高強度的氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）為基體，通過添加具有高彈性模量的碳化物顆粒或晶須，制備出相變+顆粒+晶須協同增韌的強韌化復合陶瓷。

本研究中使用的SiCw主要由β相組成，僅占α相的一小部分。研究了SiCw含量和燒結溫度對SiCw-ZTA（ZASw）復合材料的組織和力學性能的影響。SiC的摻入注意到w降低了ZASw復合材料的密度。隨著SiCw含量的增加，復合材料的維氏硬度和斷裂韌性開始降低，然后增加。但是，復合材料的抗彎強度隨SiCw含量的增加而增加。在SiCw含量為10.0vol%時，觀察到強度，硬度和韌性達到最大值。在提高燒結溫度時，觀察到復合材料的強度和硬度幾乎保持恒定，同時增加了復合材料的韌性。

依托于蘭州重離子加速器（HIRFL）、低能量強流高電荷態重離子研究裝置（LEAF）及320 kV綜合實驗平臺等裝置提供的離子束流，研究人員開展了強韌化ZTA復合陶瓷的抗輻照性能評價研究，發現具有特定組織結構和成分的復合陶瓷能夠有效抑制大尺寸氦泡的形成和生長，并證實了復合陶瓷具有更優異的抗輻照非晶化能力。研究成果為高性能核用陶瓷材料的研發提供了重要的參考數據和科學依據。

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