打不碎的韧性陶瓷

       ①陶瓷，是用物理化学方法制造出来的最早的人造材料。一万多年以前，它的诞生使人类由旧石器时代进入了新石器时代。然而，陶瓷的脆性一直是它的致命弱点，如果能够克服这个弱点，再加上它原有的耐磨、耐高温、耐腐蚀等非常有价值的性能，那么陶瓷材料的前途将远远超过现代的优质合金。

       ②可喜的是，经过科学家的不懈努力，终于找到了克服陶瓷脆性的“药方”。

       ③首先，从改善内部结构着手。研究表明，在陶瓷的原料中添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉末，经高温炼制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆便生成两种晶体：立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体便变成一种单斜晶体，体积迅速“膨胀”。由于晶体的体积急速增大，进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展，陶瓷就不会破裂了。有人在氧化铝坯料中加入二氧化锆，当加入量为基体体积的15%时，陶瓷的硬度可以提高3倍，有人称之为“陶瓷钢”。

       ④其次，将纤维均匀地分布于陶瓷的原料中，以提高陶瓷的强度和韧性，其原理与我们在石灰中加入纸筋相类似。这是因为，将纤维加入陶瓷原料中，具有以下三大作用：纤维不易拉断，在工作时可承担大部分外加负荷，减轻陶瓷的负担，使裂纹不易产生；纤维与陶瓷体结合在一起后，具有很大的摩擦力，于是，陶瓷的韧性可以大大增加；即使陶瓷出现了细微裂纹，纤维也能将它们紧紧拉住，使裂纹不至于进一步扩展开来。

       ⑤第三，还在改善陶瓷表面状态方面下功夫。一般来说，陶瓷的断裂大都从表面开始，因此，改善陶瓷表面状态就犹如为防止陶瓷的破损设下了一道屏障。具体方法为：通过化学和机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷；对氮化硅、碳化硅等非氧化物，只要通过控制表面氧化技术，就可消除表面缺陷或使裂纹尖端变钝；通过热处理也可达到表面强化或增韧的目的。

       ⑥经过特殊加工的陶瓷，再也不是那种碰不得、摔不起的“瓷娃娃”了，即使把它丢在水泥地上也毫无损伤。这种打不碎的陶瓷，目前已经广泛应用于一些高科技领域，如用来制造汽车、飞机、快艇的发动机和其他重要零部件。这类陶瓷材料无疑将有广阔的发展前景。