陶瓷材料作为一种性能优良的材料，具有耐高温，耐腐蚀，抗氧化，高强度等优异的性能。以此优异性能本应有广泛的应用，但由于韧性低，脆性大，抗破坏能力差的致命弱点，严重的限制了它的使用。因此，增加陶瓷材料的韧性，提高陶瓷材料的使用可靠性一直是国际材料界的研究重点。许多年来，人们不断研究陶瓷的增韧方法，目前增韧机制主要有两种：一种是消除或减少陶瓷材料中的原始裂纹缺陷；另一种是通过添加增韧相来提高陶瓷的韧性：如长纤维增韧补强，晶须增韧补强，相变增韧、颗粒弥散增韧等；它们虽然都有一定程度的增韧效果，但效果有限，不能从根本上解决陶瓷材料脆性破坏的弱点。近些年，人们从自然界一些具有特殊结构的生物得到启示，例如贝壳、竹子等，它们具有高强度，韧性也很好。在它们的启示下，人们开始层状陶瓷的研究。 层状复合陶瓷，即是具有独特叠层结构的陶瓷。除了通过选择不同的材料体系改造性能外，更重要的一点是可以从材料的宏观结构角度来设计新材料。目前国内外已有人从结构设计的角度出发，开始了层状复合陶瓷材料的探索性研究。对于层状复合陶瓷材料来讲，如果把每层看成块体材料的结构单元，则关键问题在于：（1）材料各结构单元的强度，韧性优化；（2）界面结合层的选择及与结构单元的匹配。层状结构单元基本上都是高强硬质的陶瓷材料如氮化硅、氧化铝等，通常是通过流延、轧膜等工艺方法制备的陶瓷薄片，而界面结合层的选择则种类繁多，如石墨、延性金属等，它们对陶瓷薄片起到一定的分隔作用。 本实验采用新的放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering System,简称SPS）烧结制备TiB₂／BN层状陶瓷。该技术的主要特点是利用体加热和表面活化，实现材料的超快速致密化烧结，可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤维增强陶瓷和金属间化合物等一系列新型材料的烧结。 采用放电等离子快速烧结不仅有利于抑制晶粒长大，得到晶粒大小均匀的细晶粒陶瓷，而且可以控制烧结工艺，节约时间，提高烧结设备的利用率。研究表明，采用SPS技术可以有效的加速烧结时间，降低烧结温度。一次SPS烧结的时间在10分钟左右，TiB₂烧结温度在1600度就可以达到致密化，相对 武汉理工大学硕士学位论文 密度为99％以上，比普通的热压要低200度左右。而且研究表明，SPS技术烧 结的陶瓷有更好的力学性能。与采用热压烧结的T旧2陶瓷相比，抗弯强度从 520Mp8提高到640Mp8，增加了23％。 本实验证明，BN作为强基体T旧2陶瓷的夹层，可以通过其对裂纹的扩散， 偏转，钝化等机制，有效的提高TIBZ陶瓷的断裂韧性，井且保持了它原有的 强度。实验所制备的300urn厚n。，40rm厚的BN的T旧。／BN层状陶瓷，强 度为 643Mpa，（纯 TIBz为 640 Mpa）基本保持不变，断裂韧性为 9．12 Mpa．m’＼ 比原先的 4．8 Mpa．m们提高近一倍。 对BN厚度的研究表明，BN厚度太薄，则达不到增韧的目的，太厚，也 对材料的性能有负面的影响，一般的厚度应该在30一50M附近。对TIB。厚 度的影响研究表明，TIBZ厚度也存在一个比较理想的范围，超过这个范围，对 提高材料的韧性会有负面的影响，起最佳设计厚度应该为150一300urn左右。 层状陶瓷的性能除了与厚度有关之外，还与软硬层厚比有一定的关系，太大太 小都不适合，比较好的大概在 10左右。TIBZ／BN层状陶瓷的韧化机制并不是 单一的，而是裂纹钝化，裂纹偏转，裂纹并行等多种机制共同影响的结果。 T旧／N层状陶瓷可以根据它的优化设计因素从宏观上加以调整，这样极大的 方便了我们的研究工作。