西工大苏海军教授团队：热压烧结SiCw增强Al2O3/ZrO2共晶陶瓷实现共晶结构精细化与力学性能协同提升

背景：航空航天等领域对高温结构材料性能要求日益严苛，传统镍基高温合金难以满足需求，Al2O3/ZrO2基氧化物共晶陶瓷是潜力替代材料，但面临烧结共晶陶瓷本征断裂韧性低、致密化与共晶片层粗化难以兼顾的瓶颈。研究目的：通过引入SiC晶须（SiCw）增强Al2O3/ZrO2共晶陶瓷，探究其对烧结动力学、微观组织及力学性能的调控规律，旨在实现致密化与结构精细化的协同，提升材料综合性能。结论：采用超细共晶组织遗传与SiCw钉扎调控结合分步热压烧结的策略，成功制备了高性能复合材料。研究表明，SiCw能双向调控烧结动力学，降低烧结活化能促进致密化，同时提升粗化活化能抑制结构粗化。在5 vol% SiCw添加量下，材料获得近全致密（相对密度98.73%），共晶片层粗化率仅8.9%，断裂韧性达7.32 MPa·m1/2，较未增强基体提升61.6%，并明确了晶须拔出是核心增韧机制。该研究为高性能共晶陶瓷的可控制备与应用提供了理论与技术支撑。