中国硅酸盐学会特种陶瓷分会英文会刊Journal of Advanced Ceramics 2019年第8卷第3期发表了由哈尔滨工业大学贾德昌团队撰写的综述论文“织构结构陶瓷的制备与各向异性”。

Preparation and anisotropuc properties of textured structured ceramics: a review

Zhou Zhang, Xiaoming Duan, Baofu Qiu, Zhihua Yang, Delong Cai, Peigang He, Dechang Jia, Yu Zhou

Journal of Advanced Ceramics, 2019, 8(3): 289-332

陶瓷通常由随机取向的晶粒和晶间相组成，其性能是沿各个晶向的统计平均值，因而表现为各向同性。从上世纪90年代开始，随着对各种服役环境下陶瓷性能要求的提高，人们开始通过调整陶瓷内部晶粒的取向，获得晶粒沿某个方向定向排列的织构陶瓷。织构显微结构使陶瓷材料表现出沿特定方向独特的优异性能，可以有效地拓展其应用领域。

近日，哈尔滨工业大学“先进结构功能一体化材料与绿色制造技术”工业和信息化部重点实验室贾德昌教授团队归纳总结了现阶段织构结构陶瓷的研究发展现状，从织构表征技术、织构陶瓷制备方法、典型织构结构陶瓷的各向异性等方面进行了系统总结，对该研究方向进行了展望，并以题为“Preparation and anisotropicproperties of textured structuralceramics: A review”的综述论文发表在Journal of AdvancedCeramics期刊上(2019年第8卷第3期)。

织构可以分为晶粒形貌织构（非等轴晶粒定向排列）和晶体学取向织构（不同晶粒的晶体学取向一致）。结构陶瓷的晶粒形貌织构和晶体学取向织构通常是共存的。晶粒形貌织构可以通过各种显微镜来观察，晶体学取向织构可以通过XRD图谱、极图、反极图以及欧拉图等进行表征。近年来新兴的中子衍射使人们可以研究织构材料制备过程中的原位织构演化。织构陶瓷的制备方法有热加工（施加应力场使晶粒转向）、磁场定向（施加磁场使晶粒转向）、模板晶粒生长（消耗基体晶粒使模板晶粒定向长大）等方法。为了获得织构程度更高，性能更加优异的陶瓷材料，一些新的方法（如冷冻干燥法制备仿生织构陶瓷）以及几种不同方法复合的方法（如磁场定向+热加工、模板晶粒生长+热加工）正在被进一步开发。结构陶瓷的织构化可以显著改善其沿特定方向的力学性能，使其可以应用于更苛刻的服役环境，α-Al₂O₃及其相关的贝类仿生陶瓷、Si₃N₄和SiAlON、h-BN、MB₂基超高温陶瓷、MAX相陶瓷等都已被成功制备成具有织构结构的陶瓷，并表现出强韧化、高导热等优异性能，在航天、机械、电子、能源等多个领域都具有极大的应用前景。

虽然在该领域内取得了许多进展，但仍有许多问题有待深入研究：织构结构陶瓷制备过程中晶粒择优取向生长的动力学机理及其影响因素尚不清楚，高温相变对晶粒择优取向生长的影响；多种织构方法的结合在制备高织构度陶瓷方面表现出良好的潜力，类似的技术需要给予更多的关注；一些具有优异力学性能的层状织构复合陶瓷和仿生陶瓷，有待进一步发展。通过对这些问题的进一步研究，可望更好地控制织构结构陶瓷的微观结构和各向异性，进一步拓展其应用领域。

图1 典型织构陶瓷结构及各向异性示意图

图2 中子衍射表征氧化铝悬浮液在变化磁场中的织构演化

图3磁各向异性六方晶系材料晶粒在磁场中的取向

图4 贝类仿生α-Al₂O₃陶瓷的微观结构与性能

Journal of Advanced Ceramics 由中国硅酸盐学会特种陶瓷分会和清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室联系主办、清华大学出版社和德国Springer出版社联合出版。本刊目前为季刊，每年出版4期。

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