刘磊仁¹，聂光临¹，黄丹武¹，赵振华¹，包亦望²，伍尚华¹

(1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024)

摘 要：Al₂O₃ 作为应用最广的陶瓷基板，优异的力学强度、韧性与导热性能是确保其安全可靠服役的前提。稀土金属氧化物(La₂O₃、Y₂O₃)掺杂是提升Al₂O₃ 陶瓷力学性能的有效方法，然而，单一掺杂的强化效果有限，因此，采用La₂O₃-Y₂O₃复掺的方法以望进一步提升Al₂O₃ 陶瓷基板的抗弯强度与断裂韧性，并在此基础上探讨了La₂O₃-Y₂O₃ 复掺对Al₂O₃ 陶瓷热导率的影响规律。采用流延工艺分别于1550 ℃、1600 ℃保温2 h 制得了Al₂O₃ 陶瓷，研究了烧结温度和La₂O₃-Y₂O₃ 掺量之比对Al₂O₃ 陶瓷物相组成、显微结构、力学-热学性能的影响，研究结果表明：当烧结温度为1550 ℃时，随着La₂O₃-Y₂O₃掺量之比的降低，Al₂O₃ 陶瓷的热导率逐渐增大，而其抗弯强度和断裂韧性呈先上升后下降的变化趋势，4 wt.% La₂O₃-1wt.% Y₂O₃ 复掺制得的Al₂O₃ 陶瓷最高抗弯强度为(682.24±41.51 )MPa、最高断裂韧性为(5.58±0.56) MPaꞏm^1/2，且其热导率较5 wt.% La₂O₃ 单掺试样高20.3%；当烧结温度为1600 ℃时，随着La2O3/Y2O3 掺量之比的降低，Al₂O₃ 陶瓷的热导率逐渐增大，而其抗弯强度和断裂韧性逐渐减小，即掺加5 wt.% La2O3 的Al₂O₃ 陶瓷(5:0-1550 ℃)最高抗弯强度为(629.57±31.15)MPa、断裂韧性为(5.71±0.34) MPaꞏm^1/2。由上述两个烧结温度获得的最优强度-韧性试样的性能对比可知，La₂O₃-Y₂O₃复掺的强化效果与烧结温度密切相关，4:1-1550 ℃试样的热导率与弯曲强度分别较5:0-1600 ℃试样高5.6%、8.4%，说明La₂O₃-Y₂O₃ 复掺有利于低温烧结制备力学-热学综合性能优异的Al₂O₃ 陶瓷。

关键词：Al₂O₃ 陶瓷；抗弯强度；热导率；断裂韧性；流延成型