氧化鋁陶瓷，又稱剛玉瓷，是一種以 a-Al2O3 為主晶相的結構陶瓷材料，由于其本身具有高熔點堯高硬度，耐熱，耐腐蝕，電絕緣性好等特性。因此，可以在較苛刻的條件下使用。 氧化鋁陶瓷的價格低廉，是目前生產量較大，應用面廣的陶瓷材料之一，主要應用于刀具，耐磨部件及生物陶瓷領域。此外，它還廣泛應用于宇航，能源，航空，航天，化學化工，電子等方面。近年來，由于對材料性能的要求高，人們提出各種提高氧化鋁陶瓷性能的方法，其中，主要有：熱壓燒結，放電等離子燒結，微波燒結和加入添加劑等。結果表明：采取一些新的措施后，使得氧化鋁陶瓷在抗彎強度和硬度等方面的性能大大地提高。

1.實驗樣品

本實驗1μm氧化鋁粉為基體材料，分別加入0%，0.5%，1%，5%，10%和20%的30nm的納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）；采用常規方法燒結得到一系列的氧化鋁陶瓷，然后對氧化鋁陶瓷的硬度，抗彎強度和彈性模量等方面的性能進行了測試。

2.實驗過程

本實驗采用常規燒結方法來燒結氧化鋁陶瓷，其具體過程如下：首先30nm的Al2O3粉（晶瑞VK-L30）成形前需用超聲波分散；然后，按照配方的要求準確稱取所需的量加入到1μ的Al2O3粉中；其次，再將質量分數為5%的PVA(聚乙烯醇）作為粘結劑加入到Al2O3粉中，最后，研磨均勻，在250MPa的壓力下壓成尺寸約為 3mm×4mm×36mm 的坯體。樣品在常規燒結中袁其燒成制度為：升溫速率為 3℃/min，燒結溫度為 1600℃，保溫時間為2h曰達到保溫時間后隨爐冷卻，樣品經過粗磨堯細磨堯拋光：然后采用萬能材料試驗機測試其三點抗彎強度，要求試件跨距為30mm，加載速度為0.5mm/min。試樣硬度由洛氏硬度計測得。

3.實驗分析

加入不同含量的30nm Al2O3粉的氧化鋁陶瓷的力學性能。

隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）含量的增加，樣品的洛氏硬度（HRA）一直增加。當含量從0%增加到1%時，其洛氏硬度從82.2迅速增加到84.6。當添加量在 5%~20%之間時，增加速度較慢，其最大值為86.4。由圖 2 可知，斷裂強度的變化曲線與硬度變化不同，隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）的加入，斷裂強度值的整體變化趨勢為先降低后增加，當添加量為0 %時，其斷裂強度值為 199.5MPa；隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）的加入量為0.5%時，其斷裂強度降低到190.1MPa；當納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）的加入量為20%時，斷裂強度值增加到209.1 MPa。由圖3可知，當納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）的加入量為0% 時，其彈性模量為4337.7 MPa；當納米氧化鋁粉的加入量為0.5%時，彈性模量增加到11298.2MPa；當納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）的加入量為10%時，彈性模量達到最大，其值為64785.1 MPa。

從上面的分析可知，總體趨勢是隨著30nm的氧化鋁（晶瑞VK-L30）加入，氧化鋁陶瓷的硬度，抗彎強度和彈性模量都增加。但其影響的趨勢和程度不同，一般認為，加入納米材料后樣品力學性能的提高，其主要是因為納米材料占據基體空隙位置和細化晶界所導致的。

4.實驗結論

在1μm的Al2O3粉中添加不同含量的30nm的氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）后，其氧化鋁陶瓷的性能發生了改變。

（1） 隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）含量的增加，樣品的洛氏硬度（HRA）一直增加；當添加含量為20%時，洛氏硬度達到最大，其值為86.4。

（2）隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）含量的增加，斷裂強度值的整體變化趨勢為先降低，后增加。

（3）隨著納米氧化鋁粉（晶瑞VK-L30）含量的增加，彈性模量呈增加趨勢，當添加量為10%時，其值達到最大為64785.1 MPa。

（4） 加入納米材料后樣品力學性能在不同程度上得到了提高，其主要是因為納米材料占據了基體空隙位置和細化晶界所導致的。