氧化鋁陶瓷是一種成本低廉的陶瓷材料，因其耐磨、耐高溫、耐腐蝕、硬度高、機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、絕緣性好，被廣泛應(yīng)用于紡織、煤炭、石油、化工、電子及建筑等行業(yè)。單純的氧化鋁陶瓷韌性差，強(qiáng)度和耐磨性也限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)寬，多元相協(xié)同改性成為提高氧化鋁陶瓷力學(xué)性能和耐磨性能的研究方向。

摻入晶界玻璃相的稀土氧化物能夠改善玻璃相的強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)氧化鋁陶瓷的力學(xué)性能。稀土陽(yáng)離子的半徑大于鋁離子，離子半徑的差距使二者難以固溶，因此，稀土元素主要存在于氧化鋁晶界上。具有玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的稀土氧化物體積較大，難以移動(dòng)，阻礙了其他離子遷移，使晶界遷移速率降低，抑制了晶粒畸形長(zhǎng)大，從而使結(jié)構(gòu)致密。

對(duì)陶瓷硬度的影響

添加適量的稀土氧化物可以細(xì)化晶粒，增加液相量，填充晶粒間隙，使致密度上升，硬度增加。但隨著稀土氧化物的過量添加，晶粒尺寸增大、間隙增多對(duì)致密度和硬度的負(fù)面作用難以抵消，硬度逐漸降低。用氧化鑭、氧化釔等稀土氧化物摻雜的氧化鋁陶瓷硬度隨著摻量的增加都會(huì)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。

對(duì)陶瓷相對(duì)密度的影響

稀土離子很難與氧化鋁固溶，主要存在于液相中，能夠促進(jìn)氧化鋁與其它添加劑組分的化學(xué)反應(yīng)，增加液相量。添加少量稀土氧化物有利于生成液相，提高陶瓷密度。添加高熔點(diǎn)的稀土氧化物可提高陶瓷的燒結(jié)溫度，但過量添加不利于陶瓷燒結(jié)，且會(huì)使致密化程度降低。氧化釔、氧化鈰摻雜的氧化鋁陶瓷的相對(duì)密度會(huì)隨著摻雜量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。

對(duì)陶瓷顯微結(jié)構(gòu)的影響

稀土離子的半徑遠(yuǎn)大于鋁離子，其主要存在于晶界玻璃相中，具有玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的稀土氧化物可阻礙離子遷移，抑制晶粒生長(zhǎng)，細(xì)化晶粒。但添加過量的稀土氧化物會(huì)增加液相量，降低液相粘度，促進(jìn)離子遷移，使晶粒過分生長(zhǎng)，晶粒尺寸變大。用氧化鑭、氧化釔、氧化鈰摻雜后晶粒尺寸會(huì)減小，但隨著稀土氧化物摻量的增加，陶瓷晶粒尺寸會(huì)逐漸增大，液相量也逐漸增加。

對(duì)陶瓷摩擦磨損性能的影響

氧化鋁陶瓷磨損機(jī)制以磨粒磨損為主，適量的稀土氧化物摻雜可以提高陶瓷的耐磨性。氧化鋁陶瓷磨損表面會(huì)經(jīng)歷晶粒斷裂和拔出、摩擦層形成、摩擦層面積增加和裂紋增加四個(gè)過程，氧化鋁陶瓷在磨損中脫落的晶粒會(huì)保留在摩擦界面上，在表面應(yīng)力作用下形成光滑的摩擦層，摩擦層由兩種對(duì)磨材料的磨屑組成，可以降低陶瓷的磨損率。

稀土是寶貴的資源，具有特殊的電子結(jié)構(gòu)，利用其改性的氧化鋁在催化材料、陶瓷材料等領(lǐng)域都有著重要用途。在稀土改性氧化鋁中，要根據(jù)需要選擇合適的稀土元素，同時(shí)也要注重不同稀土元素之間的復(fù)合，發(fā)揮協(xié)調(diào)作用。

來(lái)源：中國(guó)粉體網(wǎng)