1、氧化鋁陶瓷因其價格低，硬度大，電絕緣性高，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)陶瓷、電子陶瓷、生物陶瓷等領(lǐng)域占有重要的位置。但斷裂韌性較低是限制其更廣泛應(yīng)用的主要原因。陶瓷材料的脆性主要是由物質(zhì)的化學(xué)鍵合性質(zhì)和它的顯微結(jié)構(gòu)所決定，因此，優(yōu)化材料整體顯微結(jié)構(gòu)均勻性及物相間晶界的化學(xué)鍵合狀態(tài)是解決氧化鋁陶瓷脆性的根本。同時，功能化已成為材料技術(shù)發(fā)展的新趨勢，結(jié)合材料的功能性和結(jié)構(gòu)性，開發(fā)新型功能化氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料已成為新材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

2、 本論文基于微球結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先采用非均相沉淀包裹一熱還原工藝制備了納米鐵磁性金屬(Fe、Co、Ni及其合金)包裹氧化鋁復(fù)合微球粉體，然后以氧化鋁/鎳復(fù)合微球為原料，采用熱壓燒結(jié)法制備了氧化鋁/鎳復(fù)合金屬陶瓷；通過采用不同原料及熱壓工藝對氧化鋁/鎳復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及界面結(jié)合狀態(tài)進(jìn)行了設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上，通過包裹摻雜釔穩(wěn)定氧化鋯制備了氧化鋯/鎳/氧化鋁多相復(fù)合陶瓷。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、能量發(fā)散譜儀(EDS)、X-射線衍射儀(XR

3、D)對復(fù)合微球前驅(qū)體、熱還原產(chǎn)物、熱壓燒結(jié)產(chǎn)物的形貌、宏觀結(jié)構(gòu)、成分進(jìn)行了表征；采用透射電子顯微鏡(TEM)及電子能量損失譜儀(EELS)對氧化鋁/鎳復(fù)合金屬陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)及界面化學(xué)進(jìn)行了表征和分析；利用阿基米德法測量了金屬陶瓷的密度，并分別用三點(diǎn)彎曲法和單邊切口橫梁法對材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性進(jìn)行了評估；借助LCR自動測量儀和振動樣品磁強(qiáng)計對復(fù)合金屬陶瓷的電磁性能進(jìn)行了檢測。本論文取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)有： (1)開發(fā)了非均相

4、沉淀包裹一熱還原制備殼/核結(jié)構(gòu)納米金屬/氧化鋁微球新工藝，并利用這一工藝制備了一系列納米金屬(Fe、Co、Ni及其合金)包裹氧化鋁復(fù)合微球。系統(tǒng)研究了非均相沉淀包裹過程中包裹顆粒濃度、加料速度、反應(yīng)時間及表面活性劑等因素的影響。在優(yōu)化條件(包裹顆粒濃度10-15g/L，加料速度4-5mL/min，反應(yīng)時間1-2hr，表面活性劑5mL/L，攪拌速度1000r/min)下，獲得了理想的納米金屬包裹氧化鋁復(fù)合微球粉體前驅(qū)體，前驅(qū)體在氫氣還原下

5、容易轉(zhuǎn)變成納米金屬/氧化鋁復(fù)合微球。這一工藝可實(shí)現(xiàn)金屬含量及組成、包裹層厚度、分布狀態(tài)、金屬顆粒大小可控，磁性能良好。 (2)基于氧化鋁/鎳復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)研究了分別采用金屬鎳包裹氧化鋁微球、氧化鋁包裹金屬鎳微球及氧化鋁/鎳共沉淀微球來制備復(fù)合金屬陶瓷，較好地調(diào)控了金屬鎳的分布方式，分別形成晶界型、晶內(nèi)型以及晶內(nèi)/晶界混合型結(jié)構(gòu)。采用球形包裹結(jié)構(gòu)復(fù)合粉體原料，大大改善了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)均勻性。 (3)在所制備的氧

6、化鋁/鎳復(fù)合材料中，氧化鋁與鎳粒子界面通過非反應(yīng)性成鍵形成-Ni-Ni-Al-O-Al強(qiáng)的界面鍵合，改善了材料界面結(jié)合狀態(tài)；同時，金屬鎳粒子的引入大大細(xì)化了氧化鋁晶粒，使氧化鋁主晶界得到強(qiáng)化，斷裂模式發(fā)生改變，達(dá)到了氧化鋁陶瓷的韌化目的，抗彎強(qiáng)度可提高到600MPa左右，斷裂韌性則可提高到6-8 MPa·ml/2。同時氧化鋁/鎳復(fù)合材料保持了較高的飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力和介電常數(shù)； (4)系統(tǒng)地研究了氧化鋯與鎳共摻雜行為，發(fā)現(xiàn)氧化

7、鋁復(fù)合陶瓷與單相A12O3相比，抗彎強(qiáng)度可提高28％，斷裂韌性可提高141％，但復(fù)合材料的韌性增強(qiáng)并未高于A12O3/Ni和A12O3/ZrO2兩種復(fù)合材料韌性增強(qiáng)之和，即未出現(xiàn)韌性疊加效應(yīng)，主要是ZrO2的部分相變增韌效應(yīng)被鄰近大金屬Ni粒子吸收掉。Ni和ZrO2的引入增強(qiáng)了空間電荷的極化，使復(fù)合材料具有較高的介電常數(shù)。 本論文開發(fā)的非均相沉淀包裹-熱還原制備納米金屬包裹氧化鋁復(fù)合微球粉體工藝，工藝過程簡單，原料來源廣泛，容易