氧化镁属立方晶系氯化钠型结构,理论密度3.58g/cm3,熔点2800℃,具有良好的耐高温、耐磨损等优异性能,被广泛应用于高温工业陶瓷等诸多领域。氧化镁陶瓷坩埚具有优异的化学稳定性、抗氧化性和抵抗熔融金属侵蚀性,近年来在冶炼稀有金属方面得到广泛的应用。但是,方镁石的热膨胀系数较大,导致其热震稳定性较差,这极大地限制了氧化镁陶瓷坩埚的使用。为提高氧化镁陶瓷的热震稳定性,本文以高纯氧化镁粉为原料,四种不同稀土氧化物和三种晶型纳米氧化锆为添加剂,经配料,混合,成型,1 350℃、1 450℃、1 550℃保温2 h后烧结,制备了氧化镁陶瓷试样。研究的主要内容包括:1)四种不同稀土氧化物(氧化钇、氧化镧、氧化铒、氧化铈)和三种晶型纳米氧化锆对氧化镁陶瓷性能的影响;2)氧化钇加入量和烧结温度对氧化镁陶瓷性能的影响;3)单斜纳米氧化锆加入量和烧结温度对氧化镁陶瓷性能的影响;4)氧化钇和单斜纳米氧化锆复合比例和烧结温度对氧化镁陶瓷性能的影响;结果表明:1)加入的三种纳米氧化锆、四种稀土氧化物均能提高氧化镁陶瓷的致密度和抗热震性能,其中以单斜氧化锆和氧化钇的作用效果最明显。2)加入氧化钇的试样,氧化钇主要存在于方镁石晶界处,抑制了方镁石晶粒的生长速度,提高氧化镁陶瓷烧结致密度;氧化钇通过第二相增韧和微裂纹增韧,提高烧结试样的抗热震性,1 450℃烧结,加入2 wt%氧化钇的试样热震次数达到11次。加入的纳米单斜氧化锆的试样,氧化锆弥散分布于方镁石晶粒晶界处,提高了显微结构均匀性;纳米单斜氧化锆与氧化镁形成了固溶体,活化了方镁石晶体的晶格,促进了氧化镁陶瓷的烧结;加入纳米单斜氧化锆的烧结试样以微裂纹增韧和氧化锆相变增韧,提高试样的热震稳定性,1 450℃烧结,加入12 wt%纳米单斜氧化锆的试样热震次数达到10次。3)加入复合添加剂的试样,氧化锆与氧化钇、氧化锆与氧化镁均形成了四方氧化锆固溶体,促进氧化镁陶瓷的烧结;方镁石晶界处均匀分布的四方氧化锆固溶体,降低了方镁石晶粒的生长速度,有利于烧结试样内部的气孔排出,提高烧结试样的致密程度;加入复合添加剂的试样通过四方氧化锆固溶体相变对基体产生压应力,增加主裂纹延伸所需能量;氧化锆固溶体以第二相颗粒方式,消耗主裂纹的断裂表面能;试样内部存在的微裂纹降低试样的弹性模量,耗散主裂纹尖端部分的应变能,有效抑制裂纹扩展,烧结试样的抗热震性提高。