陶瓷材料眾多優(yōu)點(diǎn)是其他材料所不能比擬的，但是它的致命弱點(diǎn)是它的脆性。陶瓷材料的脆性在很大程度上影響了材料性能的可靠性和一致性。研究陶瓷材料的脆性問(wèn)題，并提出改善它的有效途徑就成為陶瓷材料研究工作者所特別關(guān)心的。

    陶瓷材料的脆性的解決途徑

    陶瓷材料中弱界面系統(tǒng)的建立

    （1）纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料

    用纖維（或晶須）以一定的方式加入到陶瓷的基體中去，一方面可以使高強(qiáng)度的纖維（晶須）來(lái)分擔(dān)外加的負(fù)荷，另一方面可以利用纖維（或晶須）與陶瓷基體的弱的界面結(jié)合（這點(diǎn)是可以做到的）來(lái)造就對(duì)外來(lái)能量的吸收系統(tǒng)，從而達(dá)到改善陶瓷材料脆性的目的。

    （2）復(fù)相陶瓷材料

    兩種不同的材料在一起，由于它們熱膨脹系數(shù)和彈性模量的不同而必然在兩個(gè)物質(zhì)之間產(chǎn)生應(yīng)力，這種在晶粒界面上所存在的應(yīng)力是造就弱界面的主要根源。近期的很多研究結(jié)果表明，若其中有一種物質(zhì)是納米級(jí)的晶粒存在于另一種物質(zhì)的微米級(jí)晶粒之中，被稱之為納米-微米晶內(nèi)復(fù)合。

    （3）自增韌陶瓷材料

    人們可以通過(guò)特殊的工藝處理，可以使陶瓷坯體中的一部分組分自行生成具有一定的長(zhǎng)徑比的形態(tài)。例如在氧化鋁陶瓷在燒結(jié)過(guò)程中有少量的液相參與，可以引發(fā)氧化鋁晶粒的異向生長(zhǎng)，在氧化鋁的基體中形成眾多的有較大長(zhǎng)徑比的棒狀晶體。可以使氧化鋁陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性都有相當(dāng)程度的提高。又如在氧氮化硅（SIALON）陶瓷中可以使它的α相和β相共存，而β相則是具有一定的長(zhǎng)徑比的長(zhǎng)柱狀的晶體。這樣的陶瓷材料都表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。

    （4）疊層復(fù)合材料

    人們從自然界中存在的貝殼顯微結(jié)構(gòu)的啟示中，提出了疊層復(fù)合材料的構(gòu)想。即把兩種不同組分的材料以三明治的方式堆疊起來(lái)，組成多層平行界面的疊層復(fù)合材料。

    這樣設(shè)計(jì)的材料結(jié)構(gòu)具有眾多的和應(yīng)力方向垂直的弱界面，這些弱界面是造成主裂紋擴(kuò)展路徑扭曲的主要原因，也是促使材料韌性提高的重要因素。同時(shí)，在界面間由于在層的兩邊是不同的材料，必然由于兩者在彈性模量和熱膨脹系數(shù)上的差異而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力在一定的限度以內(nèi)，恰恰是補(bǔ)強(qiáng)和增韌的主要原因。

    （5）陶瓷材料的晶界應(yīng)力設(shè)計(jì)

    用不同相的材料所組成的復(fù)相陶瓷，或者在晶界上引入不同組分的玻璃態(tài)物質(zhì)，由于兩者物性上的差異，人為地造成在陶瓷材料中的物理上的失配，以使在材料的界相間造成適當(dāng)?shù)膽?yīng)力狀態(tài)，從而對(duì)外加能量起到吸收、消耗或轉(zhuǎn)移的作用，以達(dá)到對(duì)陶瓷材料強(qiáng)化與增韌的目的。

    氧化鋯增韌陶瓷材料

    自從1975年R.C.Garvie，R.H.Hannink和R.T.Pascoe提出陶瓷鋼的設(shè)想以來(lái)，氧化鋯增韌陶瓷材料的研究一直長(zhǎng)盛不衰。

    氧化鋯增韌陶瓷的出現(xiàn)，為陶瓷材料的脆性的改善提供了嶄新的思路。在氧化鋯增韌陶瓷材料中最主要的是四方相氧化鋯多晶體（TZP），它是先進(jìn)陶瓷材料中室溫力學(xué)性能最佳的一種材料。

    功能梯度材料

    在制作陶瓷涂層的工藝中，為了要獲得較厚的涂層，或者是由于金屬基體與陶瓷涂層在熱學(xué)和力學(xué)性能上的較大差異，往往需要采用涂層組成的梯度變化，以求得到性能好和結(jié)合強(qiáng)度高的陶瓷涂層。 1987年日本學(xué)者新野正之（MasayukiNiino）、平井敏雄（ToshioHirai）和渡邊龍三（RyuzoWatanabe）用材料組成的梯度變化來(lái)做成一個(gè)材料，其兩側(cè)具有截然不同的性能，這完全是一種新的構(gòu)思。

    納米陶瓷材料

    從材料顯微結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)上，材料中晶粒尺寸與材料性能有直接的關(guān)系。當(dāng)陶瓷材料的晶粒細(xì)化達(dá)到納米量級(jí)的水平時(shí)，材料性能將有明顯的異常表現(xiàn)。

    概念的延伸

    在納米-微米的復(fù)合中，為什么第二相一定要是陶瓷呢？換成金屬或有機(jī)的聚合物行嗎？于是多相材料的概念就出現(xiàn)了。

    其實(shí)，多相材料并不是什么新鮮的概念，幾十年前就有過(guò)所謂“金屬/陶瓷”材料；在橡膠或樹(shù)脂等有機(jī)材料中加入無(wú)機(jī)物的填料等。現(xiàn)在只是在這些老概念中注入新的內(nèi)涵。

    初步的研究工作表明，金屬/陶瓷的系統(tǒng)不僅對(duì)材料在強(qiáng)化與增韌方面有作用，而且在電學(xué)和熱學(xué)性能上也有一些奇特的表現(xiàn)，是一個(gè)很值得深入探究的研究方向。

    總結(jié)陶瓷材料的脆性一直是困惑陶瓷材料研究工作者的基本問(wèn)題，很多研究工作都是圍繞著如何改善或減緩陶瓷材料脆性對(duì)材料性能的影響，提高陶瓷材料的可靠性和一致性。

    半個(gè)世紀(jì)研究工作的成果提出了多種行之有效的途徑，首先認(rèn)識(shí)的是在陶瓷材料中弱界面的建立，諸如纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料、復(fù)相陶瓷材料、自增韌陶瓷材料、陶瓷材料的晶界應(yīng)力設(shè)計(jì)。還有氧化鋯增韌陶瓷材料、功能梯度材料、疊層材料和納米陶瓷材料。在此基礎(chǔ)上又提出了多相材料。同時(shí)也注意到了各種途徑的協(xié)同效應(yīng)。

    總之，陶瓷材料的脆性是可以在很大程度上得以改善的，但是否可以解決陶瓷材料的脆性問(wèn)題，尚不能作定論。材料的研究向多功能方向發(fā)展，這是材料發(fā)展的總趨勢(shì)，陶瓷材料更不能例外。