納米高純氧化鋁陶瓷的制備與性能研究

第第圖1.4(a)結(jié)構(gòu)中鋁離子填入氧離子密堆積所形成的八面體間隙;(b)結(jié)構(gòu)的立體式模型(平行線代表氧離子密堆積層）Fig1.4(a)Aluminumionsfillinoctahedralinterspacesformedbyoxygenionsinaluminastructure;(b)thestereomodelofaluminastructure(parallellinesstandingfortheclosestaccumulatelayersofoxygenions)1.2.3氧化鋁陶瓷的生物學(xué)性能的晶體結(jié)構(gòu)賦予氧化鋁陶瓷不同于其他材料的一些特性，其化學(xué)穩(wěn)定性極高，具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、高絕緣和高氣密性等優(yōu)良特性，對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿都有很好的耐腐蝕性。氧化鋁陶瓷屬于生物惰性陶瓷，具有熱力學(xué)穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在生物體內(nèi)不會(huì)釋放可溶性化合物，因此不引起毒性反應(yīng).氧化鋁陶瓷在人體內(nèi)長(zhǎng)期植入也不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。氧化鋁陶瓷還具有親水性，晶體的表面會(huì)形成水膜。氧化鋁之所以有良好的生物相容性和良好的摩擦、潤(rùn)滑性能與這一層水膜有很大關(guān)系[20]。氧化鋁的生物活性大致歸納為以下兩點(diǎn)：a、氧化鋁陶瓷在體液中完全穩(wěn)定，在生物體內(nèi)不會(huì)發(fā)生溶解和變質(zhì)；b、氧化鋁陶瓷對(duì)生物體內(nèi)周圍的組織，呈惰性反應(yīng)，對(duì)骨組織的生長(zhǎng)沒有抑制作用，生物相容性高于金屬和有機(jī)高分子；1.3納米陶瓷納米陶瓷是上世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的新型材料，是納米科技的一個(gè)重要組成部分。納米技術(shù)為克服陶瓷材料在研宄中長(zhǎng)期未能解決的諸如陶瓷的韌性、脆性、塑形等問題開辟了新的途徑而有著極大的應(yīng)用前景。納米陶瓷指的是有納米級(jí)別的顯微結(jié)構(gòu)組成的新型陶瓷材料。這些顯微結(jié)構(gòu)包括晶粒尺寸，晶界寬度，第二項(xiàng)分布，氣孔尺寸，缺陷尺寸等[21]。陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)處于納米級(jí)的時(shí)候，會(huì)對(duì)陶瓷的性能產(chǎn)生很大的影響。首先會(huì)使得陶瓷力學(xué)性能有著極大的提高，同時(shí)由于晶界數(shù)量大增，使得處于晶界上的第二相的比例減小，降低了晶界上的第二相對(duì)陶瓷性能的影響。其次，比表面積的顯著增加使得固體材料的反應(yīng)活性極大提高，熔點(diǎn)和相變溫度下降，從而降低陶瓷的燒結(jié)溫度。然后，納米化晶粒使得陶瓷不易發(fā)生穿晶斷裂，有利于提高陶瓷的斷裂韌性。此外，細(xì)化晶粒有利于晶粒之間的滑移而使得陶瓷具有塑形行為[22]。納米陶瓷技術(shù)的進(jìn)步，為生物陶瓷的發(fā)展帶來了新的發(fā)展空間。1.4氧化鋁陶瓷的制備工藝目前陶瓷的主要制備方法是燒結(jié)法，而作為離子鍵化合物，其質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散系數(shù)很低（在1700℃的時(shí)候擴(kuò)散系數(shù)為)，熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，使得純的燒結(jié)溫度達(dá)到1800℃以上才能達(dá)到一定的致密程度，除此之外，還經(jīng)常需要熱壓、氣氛或者真空的條件。這就造成了陶瓷制備的能耗過大，生產(chǎn)成本過高，這對(duì)于提高陶瓷的性能帶來了極大的困難。針對(duì)于這個(gè)問題，一般有以下幾種解決方式：降低燒結(jié)粉體的粒度選擇合理的燒結(jié)方法添加合適的添加劑降低燒結(jié)溫度1.4.1采用納米氧化鋁粉體燒結(jié)是在表面張力的作用之下的物質(zhì)迀移而實(shí)現(xiàn)的。高溫氧化物由于晶格能較大，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，活性較低，因此比較難燒結(jié)。而納米粉體晶粒較小，比表面積較大，表面活性較高，顆粒之間的擴(kuò)散距離較短，因此需要較低的燒結(jié)溫度和燒結(jié)活化能。根據(jù)Herring規(guī)則[23]，具有不同顆粒尺寸的粉料，在同樣的燒結(jié)溫度下，燒結(jié)到相同的密度，各自所需要的燒結(jié)時(shí)間分別為：由此可見，顆粒越細(xì)，其燒結(jié)的時(shí)間越短。因?yàn)轭w粒越細(xì)，顆粒彼此間的距離越小，擴(kuò)散路徑越短，與此同時(shí)，其表面能，亦即燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力越大。不同顆粒尺寸的粉料，在相同的燒結(jié)溫度下燒結(jié)，會(huì)產(chǎn)生不同的效果[24]。有研宄表明，當(dāng)粉末顆粒的直徑從10減小到10的時(shí)候，粉料的擴(kuò)散速率將會(huì)增大倍[25]。粉體相對(duì)于塊狀體來說，具有更大的比表面積，顆粒越細(xì)、缺陷越多、其活性也就越大，可以促進(jìn)燒結(jié)，從而制成的陶瓷強(qiáng)度也就越高。小的顆粒還可以分散不同膨脹系數(shù)的晶界造成的應(yīng)力集中，以減少開裂；細(xì)微晶粒能阻礙微裂紋的擴(kuò)展，有利于提高斷裂韌性。因而，降低粉體的粒度對(duì)于提高陶瓷的性能有著極其重要的意義。1.4.2選擇合理的燒結(jié)方法選擇合理的燒結(jié)方法，是使得陶瓷具有較理想結(jié)構(gòu)以及性能的關(guān)鍵。目前為止比較成熟的燒結(jié)方式有以下幾種：常壓燒結(jié)法、液相燒結(jié)法、熱等靜壓燒結(jié)法；除此之外還有一些特殊燒結(jié)方式，例如電場(chǎng)燒結(jié)、活化燒結(jié)、活化熱壓燒結(jié)、超高壓燒結(jié)等[26]。盡管上述方式都能夠在不同程度上降低燒結(jié)的溫度，但是成本太高，在實(shí)驗(yàn)室無法完美實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，不含有改性添加劑的純陶瓷性能較差，顯微結(jié)構(gòu)難以調(diào)整，而且密度較低。因而，添加助劑成為更好地選擇，其成本低，效果更好，工藝簡(jiǎn)便且實(shí)用。1.4.3添加合適的燒結(jié)助劑在燒結(jié)的時(shí)候，假如合適的燒結(jié)添加劑，可以使得在固相燒結(jié)中，與基體生成液相或者是生成固溶體以加強(qiáng)擴(kuò)散[11、13、27]，從而達(dá)到促進(jìn)陶瓷致密化的作用，并且能夠降低燒結(jié)溫度。這樣的方法成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，因而在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。A液相燒結(jié)助劑：這種添加劑在陶瓷坯體中燒結(jié)的時(shí)候會(huì)生成液相從而促進(jìn)陶瓷的燒結(jié)，這一類的主要是、、、高嶺土等。B固相燒結(jié)助劑：這類的添加劑一般為變價(jià)氧化物[28]，例如、、、、等，它們的晶格常數(shù)和的晶格常數(shù)類似，因此可以與生成固溶體。同時(shí)因?yàn)樗鼈兪亲儍r(jià)的氧化物，在燒結(jié)過程中會(huì)因?yàn)樽儍r(jià)作用使得產(chǎn)生缺陷，活化晶格，從而促進(jìn)燒結(jié)。有研宄表明，這一類的添加劑對(duì)于燒結(jié)的促進(jìn)作用，有以下的規(guī)律：第一、凡能和生成有限固溶體的，比形成連續(xù)固溶體的促進(jìn)作用要大，其原因應(yīng)該在于有限固溶體的陽離子尺寸比的半徑相差很多，從而使得晶格變形更加容易，進(jìn)而對(duì)燒結(jié)的促進(jìn)更為明顯。第二、有可變電價(jià)離子的添加劑，比沒有這類離子的促進(jìn)作用要大。第三、陽離子的電子層結(jié)構(gòu)為非惰性氣體的添加劑，也就說陽離子電價(jià)高的添加劑，其促進(jìn)作用更大些。除此之外，近年來有研宄發(fā)現(xiàn)，、等稀土氧化物作為添加劑也可以起到降低燒結(jié)溫度，提升燒結(jié)產(chǎn)品性能能的作用[29,30]。稀土元素的原子半徑比較大，約為Fe的1.5倍，負(fù)電性很低，略高于堿土金屬和堿金屬，使得其外場(chǎng)電子極易丟失而成為陽離子，是良好的表面活性劑[31]。稀土氧化物作為添加劑可以改善Al2O3陶瓷的潤(rùn)濕性能[32]，降低熔點(diǎn)。1.5氧化鋁陶瓷的成型工藝陶瓷的致密度很大程度上受到成型時(shí)壓力的影響，一般采用較大的成型壓力，以期獲得較高的成型密度。目前比較成熟的陶瓷成型方法有擠壓法、壓延法、等靜壓法、熱壓注法等。在本課題中采用的是干法成型，也就是壓模成型和冷等靜壓成型的二次成型法。先進(jìn)行一次模壓成型，然后再進(jìn)行一次冷等靜壓，可以以此消除坯體內(nèi)部應(yīng)力分布不均和內(nèi)部密度不均勻。1.5.1納米氧化鋁粉料的壓模成型壓模成型的壓力是20MPa，使用的模具直徑為50mm。將煅燒的粉體與聚乙烯醇溶液混合，并攪拌均勻之后，倒入模具中，進(jìn)行壓模成型。1.5.2納米氧化鋁粉料的冷等靜壓成型等靜壓技術(shù)按照成型時(shí)和固結(jié)時(shí)的溫度分為冷等靜壓、溫等靜壓以及熱等靜壓三種不同類型。冷等靜壓是指在常溫下，以液體為壓力介質(zhì)，采用橡膠或者塑料作為包套模具的材料，將粉體材料壓制成型。為進(jìn)一步的燒結(jié)、鍛造或者其他的等靜壓工序提供坯體。一般冷等靜壓實(shí)用的壓力為100MPa?400MPa[33]。等靜壓技術(shù)與常規(guī)成型技術(shù)相比，有著諸多優(yōu)點(diǎn)：a成型密度高，比一般的單向和雙向的模壓成型密度高5%?15%；b壓坯的密度較為均勻、一致。在壓模成型的時(shí)候，無論是采用單項(xiàng)還是雙向，都有可能出現(xiàn)密度分布不均勻的現(xiàn)象。這是用于粉料在壓模的時(shí)候會(huì)與鋼模之間產(chǎn)生較大的摩擦阻力，受力不均勻造成的。在等靜壓的時(shí)候，粉料與包套受壓縮基本一致，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彼此間摩擦阻力很少。最后成型的坯體密度的下降梯度只有不到1%，因此可以認(rèn)為其密度是均勻的。c等靜壓對(duì)于制作的樣品的尺寸要求較低，有利于生產(chǎn)棒狀、管狀的細(xì)而長(zhǎng)的產(chǎn)品。冷等靜壓成型一般用濕袋法和干袋法兩類。濕袋法是指將粉末假如塑性袋，然后直接投入液壓介質(zhì)中，跟液體接觸，因此稱為濕袋法。濕袋法可以任意改變塑性袋的形狀以及尺寸，對(duì)于產(chǎn)品的尺寸靈活性很大。干袋法是先將橡皮袋先放在缸內(nèi)，粉末裝入其他的塑性成型袋中，然后放在橡皮袋里，塑性袋與液體沒有接觸，因此稱為干袋法。濕袋法是使用最多的方法，在本課題中使用的也是濕袋法。將模壓成型的坯體放入塑性袋中，然后將其抽真空，密封好之后放入冷等靜壓液壓缸中。壓力為200MPa，保壓時(shí)間為10min。1.6氧化鋁陶瓷的燒結(jié)常壓燒結(jié)的過程是在沒有外加驅(qū)動(dòng)力的情況下進(jìn)行的，其驅(qū)動(dòng)力主要來源是陶瓷粉體表面的自由能變化，也就是粉體表面積減小，表面能下降。常壓燒結(jié)致密化的過程中，物質(zhì)傳遞是通過固相擴(kuò)散進(jìn)行的，包括表面擴(kuò)散、晶格擴(kuò)散以及晶界擴(kuò)散等。因?yàn)槌簾Y(jié)不存在外加的驅(qū)動(dòng)力，因此得到?jīng)]有氣孔的，密度接近與理論值的燒結(jié)體是非常困難的。1.6.1燒結(jié)致密化過程對(duì)于含量>99.8wt%的高純陶瓷，由于其內(nèi)含燒結(jié)助劑極少，其燒結(jié)過程為固相燒結(jié)。陶瓷素坯在燒結(jié)加熱的過程中，從低溫到高溫，不斷收縮，在低于熔點(diǎn)的溫度下變成致密，堅(jiān)硬的具有一種纖維結(jié)構(gòu)的多相燒結(jié)體。燒結(jié)過程中，主要發(fā)生經(jīng)歷尺寸以及外形的變化，還有氣孔以及氣孔形狀的變化。素坯的氣孔是連通的，其顆粒彼此間是點(diǎn)擴(kuò)散途徑想顆粒的對(duì)點(diǎn)的接觸，在燒結(jié)的溫度下，表面能的減小作為驅(qū)動(dòng)力，使得物質(zhì)通過不同的擴(kuò)散途徑，想顆粒的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸的頸部和氣孔的部位擴(kuò)散填充，慢慢使得點(diǎn)接觸的頸部變大變粗，氣孔的體積減小，細(xì)小的晶粒之間開始形成晶界，晶界不斷擴(kuò)大，使得坯體致密化。與此同時(shí)，彼此連通的氣孔被孤立開來，尺寸漸漸變小，慢慢地轉(zhuǎn)移分散到幾個(gè)晶粒的交界處。晶界上的物質(zhì)繼續(xù)擴(kuò)散，填充氣孔，直到氣孔基本全部填充完畢，被排除出陶瓷坯體。因此，高純陶瓷在燒結(jié)的過程中，其致密化包括三個(gè)階段[34]:①相鄰顆粒的接觸點(diǎn)出現(xiàn)瓶頸生長(zhǎng)，瓶頸變粗變大；②陶瓷呈海綿狀結(jié)構(gòu)，氣孔的管道狀空島形成巨大的網(wǎng)絡(luò)，其孔口一直開到陶瓷的表面。伴隨著燒結(jié)的進(jìn)行，管狀孔收縮，直徑越來越小。致密化的過程，大部分是在此時(shí)完成。當(dāng)這些管狀孔的長(zhǎng)徑比足夠大的時(shí)候，就開始變得很不穩(wěn)定，于是就開始斷開，慢慢地變成柱狀孔，進(jìn)而成為孤立的，封閉的球狀孔。③封閉的球狀孔消失，完成燒結(jié)過程的最后的階段。致密化的大部分過程（70%?80%)發(fā)生在第二階段，亦即開口空的收縮階段，因此對(duì)這一過程的控制，在燒結(jié)控制中極為重要。1.6.2燒結(jié)的過程中晶粒與氣孔以及致密化的關(guān)系晶粒的生長(zhǎng)與致密化對(duì)氣孔生長(zhǎng)的影響燒結(jié)時(shí)，晶粒生長(zhǎng)是受顆粒間尺寸的差異驅(qū)動(dòng)的，與素坯的性質(zhì)沒有關(guān)系[35]。氣孔的生長(zhǎng)，收到兩個(gè)因素影響：晶粒生長(zhǎng)導(dǎo)致氣孔同速率生長(zhǎng)，而氣孔與晶粒尺寸的差值一一R值不變，因而沒有致密化作用，伴隨著致密化過程的進(jìn)行，氣孔收到燒結(jié)壓應(yīng)力，使得氣孔收縮，此時(shí)R值下降。因此，氣孔的生長(zhǎng)收到經(jīng)歷的生長(zhǎng)和致密化的控制，前者使得氣孔歲晶粒同步生長(zhǎng)，后者使得氣孔收縮，R值下降。燒結(jié)中期晶粒生長(zhǎng)和致密化的擴(kuò)散機(jī)理有研宄表明，升溫速率對(duì)晶粒與密度之間的關(guān)系幾乎沒有什么影響[36]。晶粒的生長(zhǎng)和陶瓷的致密化有著同樣的物質(zhì)擴(kuò)散機(jī)制，對(duì)于納米粉體而言，晶粒的生長(zhǎng)和坯體的致密化同時(shí)產(chǎn)生并以相同的物質(zhì)迀移擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行[37]。因此可以認(rèn)為在燒結(jié)的初期階段，晶粒生長(zhǎng)和坯體的致密化是基本沒有進(jìn)行的。而燒結(jié)中期，表面擴(kuò)散是晶粒生長(zhǎng)和坯體致密化的物質(zhì)傳輸機(jī)制[38]。高的升溫速率能夠加快體積擴(kuò)散，這是有利于致密化進(jìn)行的，但是這種影響作用較小，一般不是主要的致密化的擴(kuò)散機(jī)制。晶粒生長(zhǎng)、氣孔生長(zhǎng)和致密化的驅(qū)動(dòng)力表面張力是燒結(jié)中期坯體的致密化和晶粒生長(zhǎng)的基本動(dòng)力，而表面擴(kuò)散是致密化和晶粒生長(zhǎng)的共同的物質(zhì)傳輸機(jī)制，但是表面張力和表面擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)方式是不同的。晶粒的生長(zhǎng)受到顆粒之間尺寸之差導(dǎo)致的化學(xué)位梯度的推動(dòng)，而坯體的致密化通過排除氣孔來實(shí)現(xiàn)。氣孔的排除則是取決于氣孔收到的燒結(jié)壓應(yīng)力的大小。第二章氧化鋁陶瓷的制備與實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)中，陶瓷的制備方法如下所示：首先將納米粉體與適量的添加劑(、)混合，加入適量的氨水，用氨水沉積包裹法將其混料，然后用超聲波分散，似的添加劑均勻的分布在的基體之中。添加氨水之后，添加劑會(huì)與氨水反應(yīng)獲得氫氧化物。將混合好的混合料脫水干燥后，置于燒結(jié)爐中，使用常壓，1280℃進(jìn)行煅燒，使得混合料中的氫氧化物分解，生成相應(yīng)的氧化物、、,并減少顆粒內(nèi)部的氣孔，使得粉料獲得較好的燒結(jié)活性。煅燒之后的粉料中，添加聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，將粉料和粘結(jié)劑用研缽混合均勻并過篩?；旌暇鶆虻姆哿显?0MPa下，采用模壓成型的方式先進(jìn)行一次成型，然后再200MPa下采用冷等靜壓保壓10min二次成型，消除模壓成型坯體內(nèi)部的密度不均和應(yīng)力不均，從而得到均勻一致的坯體。然后將坯體在常壓，1150℃下預(yù)燒[39]，使得坯體具有一定的加工強(qiáng)度，然后將坯體加工成需要的形狀。將加工好的素坯置于硅鉬棒電爐中，在常壓下，以適當(dāng)?shù)纳郎厮俾蕦?duì)其進(jìn)行燒結(jié)，到達(dá)1600℃之后保溫2.5小時(shí)[40]。最后對(duì)樣品表面進(jìn)行加工拋光之后，對(duì)其進(jìn)行表面顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試，并對(duì)其組成以及力學(xué)性能進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。Fig2.1Theflowchartoftheexperiment2.1主要實(shí)驗(yàn)儀器及原料表2.1主要實(shí)驗(yàn)儀器Tab2.1Thekeyexperimentalinstrument設(shè)備名稱生產(chǎn)廠家設(shè)備型號(hào)恒溫磁力攪拌器江蘇城西曉陽電子儀器廠電子天平上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司YPN精密電子天平日本島津（SHIMADZU)公司AUW納米粒度分析儀英國(guó)Malvern儀器公司ZetasizerHS四柱液壓機(jī)上海浦大液壓機(jī)制造有限公司YsT冷等靜壓機(jī)中國(guó)航空工業(yè)總公司川西機(jī)四廠LDJ電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市泰斯特儀器有限公司AB掃描電子顯微鏡日本電子株式會(huì)社JSM-5610LV場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡日本JEOLJEMJEM-2100FSTEM/EDSX射線熒光譜荷蘭PANalyticalBVAxiosadvancedX射線衍射儀德國(guó)Bruker公司D8AdvanceMTS陶瓷試驗(yàn)系統(tǒng)美國(guó)MTS公司差示掃描量熱儀美國(guó)PE公司定制模具硅鉬棒高溫?zé)Y(jié)爐表2.2主要實(shí)驗(yàn)原料Table2.2Themainexperimentmaterials實(shí)驗(yàn)藥品藥品規(guī)格納米AI2O3粉nm氧氯化鋯硝酸釔硝酸鎂聚乙烯醇氨水pH試紙2.2氧化鋁粉體的處理2.2.1氧化鋁原料及添加劑本實(shí)驗(yàn)采用的納米氧化鋁粉體是從市場(chǎng)上購(gòu)買的（生產(chǎn)廠家：秦皇島太極環(huán)納米有限公司），其銘牌所示：純度：99%；平均粒徑：80nm。以下是對(duì)粉體的SEM圖2.2納米AI2O3粉體的SEM掃描圖片F(xiàn)ig2.2SEMimagesofAl2O3nanoparticles上圖中，A圖為放大20000倍的效果圖，B圖為放大10000倍的效果圖。掃描電鏡圖片顯示粉體基本都是處于納米級(jí)別。但是由于納米粒子比表面積極大，表面能也很大，導(dǎo)致粒子有團(tuán)聚。在本課題中實(shí)用的添加劑有以下幾種：在煅燒時(shí)分解生成。在燒結(jié)的過程中和可以生成鎂鋁尖晶石包裹在晶粒的表面，從而抑制二次重結(jié)晶的作用，可以顯著地促進(jìn)提高燒結(jié)致密化。下圖為-相圖[41]，相圖中可以看到，和會(huì)生成二元、三元甚至更加復(fù)雜的低熔物，出現(xiàn)液相。液相對(duì)于固體的表面潤(rùn)濕力和表面張力可以似的固相顆粒相互靠緊，將氣孔填充滿。在煅燒的時(shí)候分解生成。是一種重要的陶瓷增韌添加劑。陶瓷和陶瓷具有良好的相容性，其性能有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，表現(xiàn)在導(dǎo)熱系數(shù)、力學(xué)性能、硬度等方面。因此在中添加可以提高陶瓷的韌性，這種陶瓷被稱為ZTA(zirconia-toughenedalumina)。有三種通俗異形體，分別是立方結(jié)構(gòu)（即ct單斜結(jié)構(gòu)（即m在加熱的時(shí)候會(huì)發(fā)生向的相變，體積收縮，溫度大概是1200℃。相反的，在冷卻的時(shí)候，會(huì)發(fā)生由到的相變，具有典型的馬氏體相變特征，并發(fā)生體積膨脹。利用的馬氏體相變來增韌，有以下兩種機(jī)理[42]:應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g機(jī)理在增韌的陶瓷在燒結(jié)致密后，的顆粒分布在陶瓷的基體之中，冷卻的時(shí)候，相變膨脹而處于壓應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)基體顆粒也出去壓應(yīng)力狀態(tài)。陶瓷在外力的作用下產(chǎn)生裂紋的時(shí)候，裂紋尖端應(yīng)力集中，會(huì)產(chǎn)生張應(yīng)力，因此會(huì)減少對(duì)的壓應(yīng)力束縛。此時(shí)，在應(yīng)力的作用下，會(huì)發(fā)生向的轉(zhuǎn)化，并發(fā)生膨脹。而相變和體積膨脹會(huì)消耗能量，也會(huì)在裂紋作用區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。這兩者的作用，使得必須增加外力才能讓裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，因而能增加陶瓷的強(qiáng)度和韌性。微裂紋增韌機(jī)理在冷卻的過程中，存在著向的相變，會(huì)發(fā)生膨脹,此時(shí)會(huì)因?yàn)榕蛎浽诨w中產(chǎn)生壓應(yīng)力而導(dǎo)致彌散的微裂紋，或者會(huì)在主裂紋的尖端行程應(yīng)力誘發(fā)相變導(dǎo)致的微裂紋，這樣的微裂紋會(huì)在主裂紋的裂紋尖端擴(kuò)展的時(shí)候?qū)е缕鋽U(kuò)展方向改變或者使得裂紋分叉，能夠增加其擴(kuò)展的有效表面能。另外，這些微裂紋本身的擴(kuò)展也能夠小號(hào)主裂紋尖端能量，從而抑制了主裂紋的擴(kuò)展，從而提高材料韌性[43]。在燒結(jié)的時(shí)候分解生成。的高溫?fù)]發(fā)比較明顯，在陶瓷表層的成分會(huì)揮發(fā)導(dǎo)致表面層的晶粒過大，而高溫下不易揮發(fā)，加入與混合會(huì)阻止的揮發(fā)。而且的加入會(huì)降低燒結(jié)的溫度，使得晶界結(jié)核性能更好，進(jìn)一步提升致密程度[44]。此外，加入稀土元素，可以在極少添加量的情況下很大程度上降低的晶界成長(zhǎng)速率[35~39]。以上原料及添加劑的組成配方如下表所示：表2.3AI2O3陶瓷的配方Tab2.3FormulaoftheAI2O3ceramics原料Al2O3Mg(NO3)2?6H2OZrOCl2?8H2OY(NOHOWt%2.2.2混合粉料的煅燒通過以上混合方法所制取的粉料盡管分布均勻，但是其中含有大量的氫氧化物，這是添加劑與氨水反應(yīng)生成的物質(zhì)。由于這些氫氧化物會(huì)在高溫下分解，所以如果直接用于制備坯體可能會(huì)因?yàn)闅溲趸锏姆纸舛a(chǎn)生氣孔，影響陶瓷的致密性。為了讓這些氫氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氧化物，將制取的粉體在常壓下，1280℃煅燒[11，12]。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，不同的母鹽制取的氧化物，其燒結(jié)性能區(qū)別很大[11]。在本課題中，引入的是由分解而來，因此具備很好的燒結(jié)性能。2.3氧化鋁坯體的成型為了獲取致密的坯體，實(shí)驗(yàn)中采取模壓成型和冷等靜壓成型的二次成型法。模壓成型是將粉料加入鋼模中，采用四柱液壓機(jī)，使用20MPa的壓力，將混有聚乙烯醇粘結(jié)劑的粉料壓制成為一定的形狀。經(jīng)過一段時(shí)間之后，再將模壓成型的坯體進(jìn)行冷等靜壓成型。壓力為200MPa，保壓時(shí)間為10min。冷等靜壓可消除坯體內(nèi)部的密度以及應(yīng)力分布不均勻。圖2.4模壓成型示意圖

Fig2.4SchematicplotofMoldingPressure1、頂蓋2、高壓容器3、彈性模具4、坯料5框架6液壓油圖2.5濕袋圖2.5濕袋法冷等靜壓示意圖Fig2.5SketchmapofWetbagColdisostaticpressing使用冷等靜壓成型之后，可以消除坯體由于單向施壓帶來的應(yīng)力不均和密2.4氧化鋁坯體的預(yù)燒和加工由于燒結(jié)之后的陶瓷強(qiáng)度和硬度都比較大，因此燒結(jié)之后對(duì)其加工難度會(huì)大大增加。為了能使得坯體在便于加工獲得需要的尺寸和形狀，需要對(duì)其進(jìn)行一次預(yù)燒結(jié)。然后對(duì)其加工，最后將加工好的坯體燒結(jié)成為所要求的陶[50]圖2.6Al2〇3坯體的預(yù)燒升溫曲線Fig2.6Theheatingupcurveofpre-calciningforAl2O3ceramics預(yù)燒過程分為以下四個(gè)階段：室溫?150℃，升溫速率較為緩慢，大概是每分鐘2℃，緩慢的升溫有利于坯體中水分的排除，不至于因?yàn)閯×业母稍锸湛s，而導(dǎo)致坯體開裂；150C?600℃，此時(shí)升溫速率大概是每分鐘2?3℃，此時(shí)較慢的升溫速率有利于成型劑的氧化和分解；600C?1150℃，此時(shí)升溫速率大概是每分鐘5℃，此時(shí)升溫速率較快，可以避免晶粒長(zhǎng)大過大，并且能夠節(jié)約能源1150℃保溫2小時(shí)，然后關(guān)閉電源，讓坯體隨爐自然冷卻，可以使得坯體具有一定的強(qiáng)度，可滿足加工的要求。預(yù)燒之后，將具有一定加工強(qiáng)度的坯體加工成一定的尺寸。為了做機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試，將坯體用砂紙打磨加工成為4.82mmX3.61mmX50mm的長(zhǎng)條狀樣品。

2.5氧化鋁陶瓷的燒結(jié)燒結(jié)是陶瓷材料制備過程中至關(guān)重要的一環(huán)，對(duì)陶瓷產(chǎn)品的顯微結(jié)構(gòu)以及各種性能有著決定性的影響。下圖為燒結(jié)時(shí)的升溫速率圖：圖2.7AI2O3陶瓷的燒結(jié)升溫速率Fig2.7SinteringheatingrateofAl2O3ceramics這個(gè)過程可以分為以下三個(gè)階段進(jìn)行：室溫?1150℃:此時(shí)的升溫速率大概為每分鐘5℃，經(jīng)過預(yù)燒的坯體在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)快速升溫可以防止晶粒過大，也可以節(jié)約電能。1150?1600℃，此時(shí)的溫速率大概為每分鐘2℃，在這個(gè)溫度區(qū)間里，陶瓷的燒結(jié)過程已經(jīng)開始，升溫速率放慢，可以控制致密化的速率，有利于陶瓷內(nèi)部氣體的排除。1600℃保溫2.5小時(shí)：這段時(shí)間內(nèi)似的晶粒之間的反應(yīng)完全進(jìn)行。保溫過程可以提高陶瓷的致密度，而且也不會(huì)導(dǎo)致晶粒過分的長(zhǎng)大。2.6本章小結(jié)a本章研宄描述了陶瓷的制備和燒結(jié)工藝，可以得到以下的結(jié)論：b本課題選用的材料為納米級(jí)別，粒度小，純度高，具有良好燒結(jié)性能，可以促進(jìn)燒結(jié)，獲得性能良好的陶瓷樣品。c實(shí)驗(yàn)中使用的添加劑，能夠起到較好的提高陶瓷性能和降低燒結(jié)溫度的作用。在燒結(jié)中可出現(xiàn)液相，可以提高陶瓷的性能。做為固相添加劑，可以降低陶瓷的燒結(jié)溫度，也可以增加陶瓷的韌性。d采取模壓成型和冷等靜壓成型的辦法，可以消除坯體內(nèi)部的應(yīng)力不均及密度不均勻。e成型的坯體經(jīng)過預(yù)燒，可以獲得較好的加工強(qiáng)度，能夠加工成為要求的尺寸的樣品。第三章納米高純氧化鋁陶瓷的性能研究3.1納米氧化鋁原料的分析首先對(duì)實(shí)驗(yàn)用的納米粉體進(jìn)行了測(cè)試和分析。包括材料成分的XRF(X射線熒光光譜）測(cè)試、SEM(掃描電子顯微鏡）測(cè)試、TG-DSC(差熱熱重分析）。3.1.1納米氧化鋁的XRF分析X射線熒光光譜技術(shù)，是指在一定條件之下，利用初級(jí)X射線光子或者其他的微觀離子來激發(fā)待測(cè)物質(zhì)中的原子，使得原子產(chǎn)生次級(jí)X射線（即產(chǎn)生熒光），然后通過熒光來分析物質(zhì)的成分。按照激發(fā)、色散以及探測(cè)方式的不同，X射線熒光光譜分為X射線光譜法和X射線能譜法。本實(shí)驗(yàn)米用的是荷蘭PANalyticalB.V.公司生產(chǎn)的Axiosadvanced型XRF儀器。將粉料在105℃的環(huán)境下干燥2小時(shí)，用儀器進(jìn)行X熒光光譜檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如下：表3.1納米Al2O3粉體的XRF測(cè)試Tab3.1XRFofnanoAhO3powder成分含量（wt%)Al2O399.90SiO0.031燒失量0.052通過測(cè)試結(jié)果可以看到，實(shí)驗(yàn)所采用的納米粉體中，的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99.90%，雜質(zhì)含量不足0.10%，且雜質(zhì)中的大部分在加熱條件下會(huì)蒸發(fā)或者分解消失。雜質(zhì)含量少，在燒結(jié)的陶瓷中，晶界上就不因?yàn)殡s質(zhì)的存在而導(dǎo)致過大的裂縫，不會(huì)因?yàn)殡s質(zhì)的存在而導(dǎo)致陶瓷強(qiáng)度降低。另外高純氧化鋁原料可以保證陶瓷在植入生物體之后不會(huì)釋放有毒物質(zhì)，而導(dǎo)致生物體發(fā)生毒性反應(yīng)，保證了氧化鋁陶瓷的生物相容性和生物惰性。3.1.2納米氧化鋁的SEM分析XX圖3.1納米Ab〇3粉體的SEM分析圖Fig3.1SEMofnanoAl2O3powder上圖是用日本電子株式會(huì)社生產(chǎn)的JSMLV型的掃描電子顯微鏡對(duì)實(shí)驗(yàn)用的粉的掃描圖像。由圖中可以看出，Al2O3顆粒由于尺寸單一，粒徑大概為nm，粒徑分布均勻。由于納米材料表面效應(yīng)，表面能較大，有的粒子之間發(fā)生輕微團(tuán)聚，但是單個(gè)的顆粒尺寸在納米級(jí)別，且顆粒尺寸較為均勻。納米粒子的團(tuán)聚分為軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚，本實(shí)驗(yàn)使用的納米是從市場(chǎng)購(gòu)買，放置時(shí)間太久，導(dǎo)致粒子發(fā)生團(tuán)聚，這樣的團(tuán)聚屬于軟團(tuán)聚，是可以通過超聲分散的辦法將粒子分散開來，避免形成太大的團(tuán)聚顆粒，在燒結(jié)的時(shí)候形成更小的晶粒和晶界，減小陶瓷的氣孔和缺陷的數(shù)量，從而提高氧化鋁陶瓷的力學(xué)性能。此外顆粒分散也可以減少粉體在燒結(jié)的時(shí)候產(chǎn)生二次重結(jié)晶，而使得晶粒長(zhǎng)得過大的情況。3.1.3納米氧化鋁的TG-DSC分析差式量熱掃描法（differentialscanningcalorimetry-DSC)這項(xiàng)技術(shù)被廣泛的運(yùn)用于一系列應(yīng)用。該方法是在程序控制溫度下，測(cè)量輸給物質(zhì)和殘比武的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。物質(zhì)在溫度變化過程中，往往伴隨著微觀結(jié)構(gòu)和宏觀物理，化學(xué)等性質(zhì)的變化。宏觀上的物理，化學(xué)性質(zhì)的變化通常與物質(zhì)的組成和微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。通過測(cè)量和分析物質(zhì)在加熱或冷卻過程中的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性，定量分析，以幫助我們進(jìn)行物質(zhì)的鑒定，為新材料的研宄和開發(fā)提供熱性能數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)信息。圖3.2納米粉體的TG-DSC分析Fig3.2TG-DSCofAl2O3NanoPowder圖3.2中，上面的曲線對(duì)應(yīng)左側(cè)的縱坐標(biāo)，即TG變化。在從室溫加熱1500℃的時(shí)候，試樣的TG曲線幾乎是一條直線，只有極少的變化量，這說明在加熱的過程中，試樣的質(zhì)量變化很小，只有極少量的的升華、氣化、分解成為氣體或者失去結(jié)晶水的物質(zhì)。圖中的下面的曲線對(duì)應(yīng)的是右側(cè)的縱坐標(biāo)，即為熱流率（mW/mg)?？梢钥闯觯诩訜徇^程中沒有較為明顯的吸熱放熱峰，說明在加熱的過程中，試樣沒有發(fā)生明顯的物理化學(xué)反應(yīng)。結(jié)合TG和DSC來看，在溫度大概為200℃的時(shí)候，試樣損失了1.45％的質(zhì)量，有一個(gè)吸熱的峰，說明此時(shí)試樣吸收了熱量，有部分物質(zhì)發(fā)生了損失；在1200C左右的時(shí)候，有一個(gè)較為明顯的吸熱峰，此時(shí)質(zhì)量有1.35％的損失，表明試樣在這個(gè)溫度下，有物質(zhì)受熱分解的情況。通過以上幾種測(cè)試和檢測(cè)，可以充分的說明，本實(shí)驗(yàn)所采用的純度較高（達(dá)99.90％以上），且粒子的尺寸較小而且分布均勻。3.2添加劑的不同含量對(duì)于氧化鋁陶瓷性能的影響對(duì)不同配比的添加劑的陶瓷做了不同的測(cè)試，通過測(cè)試可以得出添加劑的配比可以對(duì)陶瓷的性能產(chǎn)生較大的影響。3.2.1添加劑的不同含量對(duì)力學(xué)性能的影響表3.1陶瓷的力學(xué)性能Tab3.1Mechanicalpropertyof3ceramics彎曲強(qiáng)度(MPa)斷裂韌性(MPa?m1/2)各成分質(zhì)量比表3.2Al2O3陶瓷的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度Tab3.2TheThreepointbendingstrengthofAl2O3ceramics彎曲強(qiáng)度（MPa)各成分質(zhì)量比051015通過表數(shù)據(jù)顯示在和的添加劑配比為的時(shí)候，材料的斷裂韌性最高，除此之外，隨著含量的增加，材料的彎曲強(qiáng)度有增大的趨勢(shì)。斷裂韌性表示陶瓷材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，陶瓷材料基體中加入尺寸較大的離子，可以使之在晶界處偏析，改變晶界的化學(xué)鍵合狀態(tài)，顯著抑制晶粒長(zhǎng)大和晶界滑移，因而使得在較高溫度下燒結(jié)時(shí)仍然可獲得晶粒小而致密的陶瓷。因氧化鋁陶瓷晶界微觀結(jié)構(gòu)的改變而改善了陶瓷晶界斷裂能，從而增大了陶瓷的斷裂韌性。但是離子的增韌效果，會(huì)因?yàn)橹苽涔に嚨脑蚨鴮?dǎo)致出現(xiàn)團(tuán)聚成為較大顆粒，導(dǎo)致材料微觀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，反而會(huì)導(dǎo)致斷裂韌性的降低[51]。因此修改配方中的含量，并測(cè)試其彎曲強(qiáng)度，通過表可以看出，隨著的增加，陶瓷的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度有著明顯的上升趨勢(shì)，對(duì)彎曲強(qiáng)度的提升效果在50%以上。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[52]，增韌氧化鋁復(fù)合陶瓷，其韌化機(jī)理主要有：1.相變韌化在含有亞穩(wěn)的陶瓷中，裂紋擴(kuò)展時(shí)裂紋尖端應(yīng)力誘發(fā)→相變及引起應(yīng)力變化。當(dāng)裂紋擴(kuò)展進(jìn)入含有晶粒的區(qū)域時(shí)，在裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的作用下，在裂紋尖端形成過程區(qū)即過程區(qū)的將發(fā)生相變，因而除產(chǎn)生新的斷裂表面而吸收能量外，還因相變時(shí)的體積效應(yīng)吸收能量。同對(duì)由于過程區(qū)內(nèi)t→m相交粒子的體積膨脹而對(duì)裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力，阻礙裂紋擴(kuò)展。2.顯微裂紋韌化一些晶粒在冷卻過程中發(fā)生→相變的同時(shí)誘發(fā)出顯微裂紋，這種尺寸很小的微裂紋擴(kuò)展阻力增大，從而使斷裂韌性提高。這就是顯微裂紋韌化由于過程區(qū)內(nèi)微裂紋吸收能量與微裂紋的表面積，即微裂紋的密度成正比，所以，由微裂紋韌化所產(chǎn)生的韌性增量在微裂紋不相互連接的情況下，隨微裂紋密度的增大而增大，一旦相互連接，則導(dǎo)致韌性下降。顯微裂紋的密度，與兩相的膨脹系數(shù)之差而引起的殘余應(yīng)力的大小及第二相粒子的尺寸和含量有關(guān)。3.殘余應(yīng)力韌化有些晶粒雖然在冷卻到室溫已發(fā)生了→轉(zhuǎn)變，但由于其粒徑較小，體積膨脹較小，所以不能誘發(fā)顯微裂紋。但在這部分m相晶粒周圍存在著殘余應(yīng)力，當(dāng)裂紋擴(kuò)展入殘余應(yīng)力區(qū)時(shí)，殘余應(yīng)力釋放，同時(shí)有閉合阻礙裂紋擴(kuò)展的作用，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力韌化作用，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)來自于殘余應(yīng)力韌化的韌性增量。4復(fù)合韌化機(jī)理在含有相變韌化的陶瓷中，上述幾種韌化機(jī)理常常相伴而生，即所謂的復(fù)合韌化機(jī)理。這是由于任何陶瓷材料的晶粒尺寸都不是絕對(duì)均勻單一的，而是有一個(gè)尺寸分布范圍。對(duì)于晶粒尺寸分布在某一范圍的粒子來說，不同尺寸的晶粒將起到不同的韌化作用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593規(guī)定，95%的陶瓷抗彎強(qiáng)度≧280MPa，每根強(qiáng)度不低于平均強(qiáng)度的90%。本實(shí)驗(yàn)獲得的陶瓷抗彎強(qiáng)度都在300MPa以上，并且隨著配方的改變，抗彎強(qiáng)度能到到MPa，這充分說明，本實(shí)驗(yàn)中獲得的陶瓷強(qiáng)度超過國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。優(yōu)異的性能是由于采用了納米級(jí)別的粉料，同時(shí)和復(fù)合添加劑也能有效地提高陶瓷的性能。3.2.2添加劑的不同配比對(duì)氧化鋁陶瓷的氣孔率的影響對(duì)不同配比的試樣進(jìn)行氣孔率測(cè)試，其結(jié)果如下所示：表陶瓷的氣孔率TabTheporosityofceramics氣孔率（)各成分質(zhì)量比從表中可以看出，添加了和作為燒結(jié)助劑的陶瓷氣孔率都極小，幾乎為,這充分說明了，和作為添加劑，可以有效地增加陶瓷的致密性。而且從第一組和第五組數(shù)據(jù)可以看到，單純的增加或者單純的增加都可以提高陶瓷的致密性。結(jié)論本文的創(chuàng)新思路在于，使用納米級(jí)別的高純粉體，來制取性能更加優(yōu)異的氧化鋁陶瓷。使用納米粉體，可以使得燒結(jié)而成的陶瓷具有納米級(jí)的晶粒、晶界和晶粒結(jié)合部，增大細(xì)化晶界的數(shù)目，從而使得陶瓷在發(fā)生斷裂的時(shí)候，需要更大的能量，以此增加陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度。通過對(duì)氧化鋁陶瓷試樣的測(cè)試，得出以下結(jié)論：1、對(duì)制取的氧化鋁陶瓷試樣進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試，條狀陶瓷試樣，在三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試中，表現(xiàn)出較好的抗彎強(qiáng)度，并且也表現(xiàn)出較大的斷裂韌性。相比于前人使用微米級(jí)氧化鋁制取的陶瓷，在機(jī)械性能上，有了一定的提高和進(jìn)步。2、對(duì)氧化鋁陶瓷的表層和斷層進(jìn)行的微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)，可以看出，陶瓷的晶粒和晶界尺寸較小，達(dá)到了使用納米粉體的期望。正是因?yàn)橛兄?xì)小的晶粒，才使得陶瓷在發(fā)生斷裂的時(shí)候，表現(xiàn)出更強(qiáng)的機(jī)械性能。3、添加劑的不同配比對(duì)陶瓷的性能有著很大的影響。當(dāng)和復(fù)合添加劑質(zhì)量比為100:4,且和質(zhì)量比為1:1時(shí)，陶瓷的斷裂韌性最強(qiáng)；條形陶瓷試樣，在伴隨含量升高的時(shí)候，斷裂韌性也會(huì)隨著增大，這是因?yàn)樘沾删Ы绲膶?duì)氧化鋁陶瓷起著相變?cè)鲰g作用。4、實(shí)驗(yàn)中使用的復(fù)合添加劑促進(jìn)了氧化鋁陶瓷的燒結(jié)，試樣的氣孔開口率較小，幾乎為零，通過檢測(cè)，陶瓷試樣沒有發(fā)現(xiàn)有明顯的裂紋，避免了裂紋尖端應(yīng)力集中，且陶瓷晶粒尺寸粒徑較為均一，沒有太大的波動(dòng)變化，這些都增大了氧化鋁陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度。參考文獻(xiàn)：[1]梁立梅,譚詠梅.淺談現(xiàn)代功能陶瓷的發(fā)展及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2001,(3):142-143..特種陶瓷的發(fā)展與展望[J].中國(guó)陶瓷工業(yè),2000,(1)：32-36.[3]錢國(guó)棟，王民權(quán).生物陶瓷的發(fā)展、應(yīng)用與展望[J].材料科學(xué)與工程,1995,(1)：16-20.[5]L.F.Peltier,Clia.Orthop.Rel.Res.1961;1:21.[6]L,Smith,Arch.Surg,1963;87:653.[7]C.D.Talbert,M.S.Thesis,ClemsouUniversity,Ciemsom,SouthCarolina.1969.L.L.Hench,R.J.Splinter,W.C.Allens,andT.K.Grennlee,J.Biomed,Mater.Res.Symp,1972;2:117-141.M.Jarcho,J,F.Kay,K.I.Gumaer,R.H.Doremus,andH.P.Drobeek,[J]Bioengng.1977,(1):79-92.閆玉華,張宏泉,李世普.生物陶瓷及制品的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].中國(guó)陶瓷,1998,(2)：79-92.張杏奎新材料技術(shù)[M]南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1991.李世普.特種陶瓷工藝學(xué)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1990.王零森，黃培云.特種陶瓷[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005.尹衍升，張景德.氧化鋁陶瓷及其復(fù)合材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.E.Dorre,H.HubnerAluminaprocessing,properties,andapplications.London:Springer-Verlag[C],1984.王峰,李惠琪,李敏,馮婷.氧化鋁陶瓷制備技術(shù)研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2008,(3)：332-335.溫樹林.材料結(jié)構(gòu)科學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1989.二宮清,楊躍先.p氧化鋁[J].輕金屬,1981,(11)：16-18.譚訓(xùn)彥,王昕,尹衍升,劉英才,張金升,孟繁琴.α-Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)與價(jià)電子結(jié)構(gòu)[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2002,(1)：18-23.王珍,黨新安,張昌松,高揚(yáng).影響氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)的主要因素[J].中國(guó)陶瓷,2009,(6)：24-27.陳德敏.生物陶瓷材料[J].口腔材料器械雜志,2005,(3)157-158.宋曉嵐,楊振華,邱冠周,曲選輝.納米陶瓷及納米陶瓷粉體的制備[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2003,(2):43-47.田明原,施爾畏,仲維卓,龐文琴,郭景坤.納米陶瓷與納米陶瓷粉末[J].無機(jī)材料學(xué)報(bào)，1998,(2)：129-137.聞雷Y2O3和YAG納米粉及透明陶瓷制備研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2003.郭景坤，馮楚德.納米陶瓷的最近進(jìn)展[J].材料研究學(xué)報(bào),1995,(5)412-419.KarchJ,BrirringerR,GleiterHNanocertamics[J].Nature,1987.332(10);555.KufuneS,ManabeC,FujiwaTetal.,Developmentsandapplicationsofhightemperatuehotisostatic[J]ProceedingsoftheThirdInternationgConferenceonIsostaticPressing，London，1986.27李世普，陳曉明.生物陶瓷[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1989.劉維良，喻佑華先進(jìn)陶瓷工藝學(xué)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2004..添加稀土氧化物對(duì)氧化鋁復(fù)相陶瓷性能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2002,30(1):112-116..Y2O3，La2O3，Sm2O3對(duì)氧化鋁瓷燒結(jié)及力學(xué)性能的影響.中國(guó)稀土學(xué)報(bào),2005,23(2):158-161.余宗森,褚幼義.鋼中稀土[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1982.汪德寧,徐穎,徐東等.金屬間化合物FeAl與α-Al^Og的界面潤(rùn)濕行為及合金元素Y和Nb的作用[J].材料科學(xué)與工藝,1996,4(1):5-9.江崇經(jīng).冷等靜壓技術(shù)的應(yīng)用[J].電瓷避雷器,1994,(4)：13-18.許并社等.納米材料及應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.ShiJL,RuanML,YenTS.CyrstalltegrowthinyttriadopedsuperfinezirconiapowdersandtheircoMPacts:acoMParisonbetweenY-TZPandYSZ[J]CeramicsInternational(UK),1996,22(2):137-142.ChenDJ,MayoMJ.RapidratesinteringofnanocrystallineZrO-3mol%Y2O3[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,1996,79(4):906-912.GuptaTK.Possiblecorrelationsbetweendensityandgrainssintering[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety,1972,72(5):176-177.施劍林.固相燒結(jié)一一I氣孔顯微結(jié)構(gòu)模型及熱力學(xué)穩(wěn)定性，致密化方程閉[Jl997，25(5):499-513.王欣宇.氧化鋁陶瓷半髖關(guān)節(jié)股骨頭材料的制備、性能及假體成型加工技術(shù)研究[D].:武漢理工大學(xué),2003.王欣宇，李世普，陳曉明，賀建華，閻玉華.常壓低溫?zé)Y(jié)高性能氧化鋁生物陶瓷.CN1431164[P].2003-7-23..工程陶瓷材料[M]