氧化锆相变增韧陶瓷是材料科学技术（一级学科），无机非金属材料（二级学科），陶瓷（三级学科），先进陶瓷（四级学科）。

中文名称

氧化锆相变增韧陶瓷

英文名称

zirconia phase transformation toughened ceramics，ZTC

定　　义

在陶瓷基体中加入一定量的亚稳四方氧化锆，利用氧化锆发生马氏体相变时伴随着体积和形状的变化，能量的吸收，减缓裂纹尖端应力集中，阻止裂纹扩展，提高陶瓷韧性达到增韧效果的陶瓷材料。

应用学科

材料科学技术（一级学科），无机非金属材料（二级学科），陶瓷（三级学科），先进陶瓷（四级学科）

传统的观念认为，相变在陶瓷体中引起的内应变终将导致材料的开裂。因此，陶瓷工艺学往往将相变看作不利的因素。然而，部分稳定化ZrO₂( PSZ)具有比全稳定化ZrO₂好得多的力学性能这一事实使人们得到了启发，PSZ的相变韧化得以受到重视。从而把相变作为陶瓷材料的强韧化手段，并已取得了显著效果。

陶瓷材料由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优良性能，作为工程材料正日益受到高度重视，但由于脆性问题(韧性、塑性低，强度不高，性能稳定性和可控性差)使其应用受到很大限制。因此，近年来人们在改善陶瓷材料的强韧性方面进行了大量研究并取得了一定成果。陶瓷材料强韧化方法主要有纤维法、晶须法、颗粒法、热处理法、表面改性法等。

材料的断裂过程要经历弹性变形、塑性变形、裂纹的形成与扩展，整个断裂过程要消耗一定的断裂能。因此，为了提高材料的强度和韧性，应尽可能地提高其断裂能。对金属来说，塑性功是其断裂能的主要组成部分，由于陶瓷材料主要以共价键和离子键键合，多为复杂的晶体结构，室温下的可动位错的密度几乎为零，塑性功往往仅有十几J/m²或更低，因此需要寻找其他的强韧化途径，相变第二相颗粒增韧补强即是途径之一。传统的观念认为，相变在陶瓷体中引起的内应变终将导致材料的开裂。因此，陶瓷工艺学往往将相变看作不利的因素。然而，部分稳定化ZrO₂如(PSZ)具有比全稳定化ZrO₂好得多的力学性能这一事实使人们得到了启发，PSZ的相变韧化得以受到重视，从而把相变作为陶瓷材料的强韧化手段，并已取得了显著效果。

在含有亚稳t- ZrO₂的陶瓷中，当裂纹扩展进入含有t相晶粒的区域时，裂纹尖端周围的部分t相将在裂纹尖端应力场的作用下，发生t→m相变，形成一个相变过程区。在过程区内，一方面，由于裂纹扩展而产生新的裂纹表面，需要吸收一部分能量；另一方面，相变引起的体积膨胀效应也要消耗能量；同时相变的晶粒由于体积膨胀而对裂纹产生压应力，阻碍裂纹扩展。由此可见，应力诱导的这种组织转变消耗了外加应力，降低了裂纹尖端的应力强度因子，使得本可以继续扩展的裂纹因能量消耗造成驱动力减弱而终止扩展，从而提高了材料的断裂韧性。相变发生后，若要使裂纹继续扩展，必须提高外加应力水平。这样随应力水平的不断提高，裂纹会继续向前扩展。值得注意的是，在相变作用下，裂纹扩展的阻力会越来越大，扩展越来越困难。