毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1 研究背景及意义
陶瓷材料因其具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化以及质量轻、导热性能好等优点，已在结构材料，集成电路基板和化学工业中得到了广泛的应用。但是，陶瓷材料的缺陷在于它的脆性高、可加工性差、烧结温度高，因而使其应用受到了较大的限制。
1987年，德国的Karch等人[1]首次报导了所研制的纳米陶瓷具有高韧性与低温超塑性行为。Gleiter指出，如果多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成，则能够在低温下变为延性，能够发生100%的塑性变形[2]。如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，从而控制陶瓷晶粒尺寸在 50nm以下，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工性等传统陶瓷无与伦比的优点[3]。
材料科学工作者进行了各种尝试来有效的增加陶瓷材料的韧性[4,5]。目前，提高陶瓷材料的韧性和强度主要有以下四种方法：(1)颗粒弥散增韧；(2)相变增韧；(3)长纤维增韧；(4)晶须增韧。颗粒弥散增韧方法和纤维增韧方法得到了广泛的应用[6]，它们的优点也是很明显的，在提高韧性的同时提高了陶瓷材料的强度。这些方法都有一定程度的增韧效果，其缺点是不能解决陶瓷材料的致命缺点即突然断裂。
在克服以上增韧方式的研究过程中，人们不断寻找新的增韧途径。生物界的贝壳结构是层状结构陶瓷设计思路的来源。因此，又叫仿生层状陶瓷材料或仿生叠层陶瓷材料，其独特的结构使陶瓷材料克服了非层状陶瓷脆性大的缺陷，在保持组成相物质的综合机械性能的同时，大幅度提高了材料的断裂韧性可以应用于安全系数较高的领域，使陶瓷材料的应用领域得到了扩展[7,8]。贝壳结构是由CaCO3和有机物组成的类似砖砌体的超细的层状结构，该层状结构的综合力学性能得到了很大的提高[9]。
层状复合陶瓷不仅有效的改善了存在于普通陶瓷中的断裂韧性较低的缺点，而且，它的生产周期较短、易于推广并且操作简单。层状陶瓷复合材料初性高的原因主要是由于界面层对裂纹的钝化与偏转[10]。当材料受到力的作用破坏时，裂纹穿过基体层到达界面层。由于界面层很薄弱，裂纹尖端不会受到约束，材料中的应力就会由三向应力转变为二向应力这样裂纹会被钝化，在穿层扩展的过程就会受到阻碍。从而裂纹沿界面进行偏转，转化成为界面裂纹。大部分能量在此时会被吸收，遭遇更大的载荷时，裂纹才会继续穿层扩展。此种过程重复发生，直到材料完全断裂。综上分析，层状陶瓷复合材料的失效是非突发性的，裂纹的扩展不是直接穿透材料，这使得材料的可靠性和断裂韧性大幅度提高。
2 层状陶瓷复合材料
2.1 层状陶瓷复合材料的历史发展
1964年，J.cook[11]首先提出了一个概念：用弱夹层隔离陶瓷层片，通过弱夹层对裂纹产生的偏转效应，来提高对裂纹生长的阻力。在 1986年，Boch等人[12]又率先运用流延成型法制备出A12O3/ZrO2层状陶瓷复合材料。随后，Clegg等[13]在《Nature》上发表A simple way to make tough ceramies一文，正式拉开了陶瓷-陶瓷基层状复合材料的制备与研究的序幕。
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