氧化鋁陶瓷具有優良的力學性能、電性能、化學穩定性,而且原料來源廣泛,制造成本低,是用來制造多種高性能陶瓷部件的基礎材料,被廣泛用于機械電子、醫藥、食品、石油、化工、航空、航天等領域。
但氧化鋁陶瓷同樣具有陶瓷的高脆性、較差的抗熱震性和低斷裂韌度等缺點,根據Evans的研究結果顯示,這些因素在很大程度上會影響陶瓷材料的磨損率,尤其是硬度和斷裂韌性。
同時,這些缺點也增加了氧化鋁陶瓷機械加工的難度,并限制了它在許多領域的應用。不過以上問題并非沒有辦法解決,據悉,細晶納米陶瓷在低溫下往往能表現出很大的延展性,因此“細晶化”就是補全氧化鋁陶瓷短板的一條可行途徑。
研究表明,氧化鋁陶瓷晶粒細化可以提高性能,使晶界物質的內應力降低,不易造成穿晶斷裂,提高材料的密度、機械性能及化學性能,顯著降低燒成溫度達到節能目的。
比如說在氧化鋁陶瓷刀具切削過程中,細晶材料能有效地延緩裂紋擴展速率,延遲晶粒脫落的發生,顯著地提高刀具的耐磨性和使用壽命。
但也要知道,不斷地晶粒細化對氧化鋁陶瓷是比較難的:首先,納米級微細的α-Al2O3容易團聚不易分散;其次,細料有較高的表面活性,在燒結過程中易產生化學反應造成晶粒異常長大。