氧化鋁陶瓷是一種成本低廉的陶瓷材料，因其耐磨、耐高溫、耐腐蝕、硬度高、機械強度高、質量輕、絕緣性好，被廣泛應用于紡織、煤炭、石油、化工、電子及建筑等行業。單純的氧化鋁陶瓷韌性差，強度和耐磨性也限制了其應用領域的進一步擴寬，多元相協同改性成為提高氧化鋁陶瓷力學性能和耐磨性能的研究方向。

摻入晶界玻璃相的稀土氧化物能夠改善玻璃相的強度，進而增強氧化鋁陶瓷的力學性能。稀土陽離子的半徑大于鋁離子，離子半徑的差距使二者難以固溶，因此，稀土元素主要存在于氧化鋁晶界上。具有玻璃網狀結構的稀土氧化物體積較大，難以移動，阻礙了其他離子遷移，使晶界遷移速率降低，抑制了晶粒畸形長大，從而使結構致密。

對陶瓷硬度的影響

添加適量的稀土氧化物可以細化晶粒，增加液相量，填充晶粒間隙，使致密度上升，硬度增加。但隨著稀土氧化物的過量添加，晶粒尺寸增大、間隙增多對致密度和硬度的負面作用難以抵消，硬度逐漸降低。用氧化鑭、氧化釔等稀土氧化物摻雜的氧化鋁陶瓷硬度隨著摻量的增加都會呈現先增加后降低的趨勢。

對陶瓷相對密度的影響

稀土離子很難與氧化鋁固溶，主要存在于液相中，能夠促進氧化鋁與其它添加劑組分的化學反應，增加液相量。添加少量稀土氧化物有利于生成液相，提高陶瓷密度。添加高熔點的稀土氧化物可提高陶瓷的燒結溫度，但過量添加不利于陶瓷燒結，且會使致密化程度降低。氧化釔、氧化鈰摻雜的氧化鋁陶瓷的相對密度會隨著摻雜量的增加呈現先升高后降低的趨勢。

對陶瓷顯微結構的影響

稀土離子的半徑遠大于鋁離子，其主要存在于晶界玻璃相中，具有玻璃網狀結構的稀土氧化物可阻礙離子遷移，抑制晶粒生長，細化晶粒。但添加過量的稀土氧化物會增加液相量，降低液相粘度，促進離子遷移，使晶粒過分生長，晶粒尺寸變大。用氧化鑭、氧化釔、氧化鈰摻雜后晶粒尺寸會減小，但隨著稀土氧化物摻量的增加，陶瓷晶粒尺寸會逐漸增大，液相量也逐漸增加。

對陶瓷摩擦磨損性能的影響

氧化鋁陶瓷磨損機制以磨粒磨損為主，適量的稀土氧化物摻雜可以提高陶瓷的耐磨性。氧化鋁陶瓷磨損表面會經歷晶粒斷裂和拔出、摩擦層形成、摩擦層面積增加和裂紋增加四個過程，氧化鋁陶瓷在磨損中脫落的晶粒會保留在摩擦界面上，在表面應力作用下形成光滑的摩擦層，摩擦層由兩種對磨材料的磨屑組成，可以降低陶瓷的磨損率。

稀土是寶貴的資源，具有特殊的電子結構，利用其改性的氧化鋁在催化材料、陶瓷材料等領域都有著重要用途。在稀土改性氧化鋁中，要根據需要選擇合適的稀土元素，同時也要注重不同稀土元素之間的復合，發揮協調作用。

來源：中國粉體網