氧化锆陶瓷：强度与韧性的完美结合 - Formnext Asia Shenzhen

氧化锆陶瓷，这一近年来备受瞩目的特种陶瓷材质，凭借其独特的相变增韧和微裂纹增韧特性，展现出了卓越的强度与韧性，因而被誉为“陶瓷钢”。在众多工业陶瓷中，氧化锆以其出色的断裂韧性脱颖而出。通过优化氧化锆的配方与工艺，进一步细化了其晶粒结构，使得该陶瓷不仅具有高硬度、高强度，更兼具了高韧性。正是这些卓越性能，赋予了氧化锆陶瓷在耐磨性方面对传统结构陶瓷的显著优势。此外，其细晶结构还使得产品经过加工后能获得极低的表面粗糙度（小于0.1um），进而降低了陶瓷表面的摩擦系数，减少了摩擦力，确保了产品的高品质。

氧化锆陶瓷，这种白色或含杂质时呈黄色或灰色的材质，其成分中常含有HfO2，且不易分离。这种陶瓷材料在受到外力作用时，会经历弹性变形，即材料发生一定量的变形后，能够在去除外力后恢复原状。其弹性模量和热膨胀系数与钢材相近，使得它与钢件能够有机地结合成复合工件，避免了因热膨胀不一致而导致的损坏或炸裂。那么，氧化锆陶瓷在弹性变形方面究竟有何特点呢？

首先，与金属材料不同，陶瓷材料在室温下受到静拉伸载荷时，通常不会经历明显的塑性变形阶段。相反，在微小的应变后，陶瓷材料会立即出现脆性断裂，其伸长率和面缩率都非常小。

其次，在压缩过程中，陶瓷材料的弹性模量显著高于拉伸时的弹性模量，即E压＞E拉。同时，陶瓷材料在压缩时还可以产生少量的塑性变形。值得注意的是，即使是最脆的铸铁等金属材料，其抗拉强度也至少是抗压强度的1/3至1/4，而陶瓷材料的抗拉强度往往远低于抗压强度。

此外，陶瓷材料的弹性模量远大于金属材料，通常高出1倍甚至几倍。这一特性不仅与材料的结合键有关，还受到其组成相的种类、分布比例以及气孔率的影响。同时，陶瓷的成形与烧结工艺也对弹性模量产生重要影响。

另外，陶瓷材料在压缩时的强度明显高于拉伸时的强度，这是脆性材料的一个显著特点或优势。

最后，与金属材料相比，氧化锆陶瓷在高温环境下展现出优异的抵抗蠕变的能力，并且具有一定的塑性。