LiNbO3/Al2O3复合材料：制备与力学性能提升

"这篇论文是2013年中国地质大学材料科学与工程学院的研究成果，主要探讨了铁电相LiNbO3对Al2O3陶瓷材料结构和力学性能的影响。通过高温固相法和热压烧结法制备了LiNbO3/Al2O3复合材料，并进行了物相分析、抗折强度测试和显微形貌观察。研究发现，LiNbO3的添加能促进Al2O3的烧结，降低烧结温度。在1200℃以上烧结时，主晶相为LiNbO3和Al2O3，但Li元素的挥发导致生成LiNb3O8。采用高温固相法烧结，在5vol%LiNbO3/95vol%Al2O3复合材料中，抗弯强度达到最高，为162.34MPa。而通过1300℃、150MPa（保温保压1小时）热压烧结的15vol%LiNbO3/85vol%Al2O3复合材料，其致密度达92.82%，抗弯强度和断裂韧性分别为393.94MPa和2.38MPa·m1/2。此外，LiNbO3晶粒出现了非180°畴结构，这种电畴结构有助于提高材料的力学性能。" 正文: 这篇论文深入探讨了LiNbO3/Al2O3复合材料的制备工艺及对其力学性能的影响。研究人员使用的主要原料为Al2O3、Nb2O5和LiCO3，通过两种方法——高温固相法和热压烧结法——来合成这种复合材料。实验结果显示，LiNbO3的引入不仅促进了Al2O3陶瓷的烧结过程，还降低了烧结所需的温度，这表明LiNbO3在材料合成中的重要作用。 在烧结过程中，当温度超过1200℃时，尽管有少量Li元素挥发，导致了LiNb3O8的生成，但复合材料的主晶相仍以LiNbO3和Al2O3为主。这种现象揭示了Li元素在高温下的行为以及对材料相变的影响。通过对材料进行物相分析，研究人员能够了解材料的微观结构变化，这对于理解材料性能至关重要。 在力学性能方面，研究发现，5vol%LiNbO3的添加可以显著提高Al2O3陶瓷的抗弯强度，最高可达162.34MPa，这是通过高温固相法烧结实现的。而15vol%LiNbO3/85vol%Al2O3的复合材料在经过1300℃、150MPa热压烧结后，其致密度达到92.82%，显示出优异的抗弯强度（393.94MPa）和断裂韧性（2.38MPa·m1/2）。这些结果证明了LiNbO3的添加对于改善Al2O3基体的力学性能具有积极的作用。 特别地，通过透射电子显微镜（TEM）观察，研究者揭示了LiNbO3晶粒中出现的非180°畴结构。这种电畴结构是影响材料力学性能的关键因素，它能改善材料的应变硬化能力，从而提高其抵抗外力的能力。这一发现对于设计和优化高性能复合材料具有重要的指导意义。 这项研究展示了铁电相LiNbO3如何通过改变Al2O3陶瓷的烧结过程和微观结构，从而提升其力学性能。这不仅为开发新型复合材料提供了理论依据，也为优化现有陶瓷材料的制备工艺提供了新的思路。