Al2O3/ZrO2納米復(fù)合陶瓷的微結(jié)構(gòu)及缺陷的正電子壽命研究

徐雪慧 石見見 趙文增 郭雪蓮 王 柱 吳奕初

（武漢大學(xué)物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院核固體物理湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430072）

ZrO2具有高熔點(diǎn)2 700℃、低導(dǎo)熱性、低電子導(dǎo)電性、在高溫下有良好的氧離子導(dǎo)電率、擁有高強(qiáng)度和增強(qiáng)的斷裂的韌性等優(yōu)點(diǎn)［1］；同樣，Al2O3具有熔點(diǎn)、硬度高、不溶于酸堿耐腐蝕、絕緣性好等特點(diǎn)，因而它們?cè)谀突鸩牧稀嵴贤繉印⒔^緣體等有重要應(yīng)用［2］。納米陶瓷作為一種新型材料，是指陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)中，晶粒尺寸、晶界寬度和缺陷尺寸等都屬于納米級(jí)的，具有硬度高、耐腐蝕和高溫時(shí)穩(wěn)定性好等良好的性能［3］。對(duì)單一納米ZrO2、Al2O3國(guó)內(nèi)外已開展許多研究，將其二兩者混合具有更優(yōu)越的性能，基于Al2O3和ZrO2的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料在耐火工程材料具有潛在應(yīng)用，例如隔熱層和耐磨涂層可提高高溫氧化的恢復(fù)能力及增強(qiáng)的抗裂性［4-5］；氧化鋯增韌氧化鋁（Zirconia Toughened Alumina，ZTA）陶瓷具有優(yōu)異的磨損和腐蝕性能，良好的穩(wěn)定性和優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度［6-8］，因而是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

正電子壽命譜學(xué)是研究材料空位型缺陷的有效手段［9］，目前被公認(rèn)為是研究凝聚態(tài)微觀結(jié)構(gòu)的有力的非破壞性工具［10-11］。正電子在金屬內(nèi)部熱化擴(kuò)散之后，容易被空位型缺陷捕獲，與缺陷處的電子湮沒發(fā)射γ光子，因此測(cè)量正電子的壽命譜可以得到缺陷的類型和濃度等有效信息［12］。目前一些作者利用正電子湮沒譜學(xué)對(duì)Al2O3和ZrO2的微結(jié)構(gòu)及缺陷的研究，例如，?í?ek等［13］研究燒結(jié)ZrO2納米晶內(nèi)部缺陷，發(fā)現(xiàn)Zr空位是正電子深井（Deep Positron Traps），導(dǎo)致?lián)诫sY2O3穩(wěn)定ZrO2單晶出現(xiàn)飽和正電子捕獲；……