氧化铝陶瓷因具有硬度高、耐高温、抗氧化、耐磨损等优良特性,成为当今世界上使用最为广泛的陶瓷材料之一,其复合材料,又具有相对高的强度和韧性,无论在航空航天等国防尖端技术领域,还是在机械、冶金、化工等一般工业领域,都有着广泛的应用前景。但是陶瓷材料的脆性本质在很大程度上限制了它的发展和应用,为了更好的发挥陶瓷的优异性能,改善陶瓷脆性,提高其强度、韧性成了陶瓷研究的核心问题。陶瓷增韧已得到广泛的研究,目前业界已经建立了相变增韧、弥散强化、纤维增韧、原位生长强化增韧、复相增韧等多种强化、增韧方法和技术。近年来,在提高氧化铝陶瓷韧性的研究中,利用金属间化合物作为第二相来增韧氧化铝已成为研究热点之一,并取得了重要的研究成果。其中,铝系金属间化合物因为具有优异的耐高温、抗氧化、耐磨损等优良的特性,而且与Al2O3陶瓷有良好的物理、化学相容性和润湿性,因此可以作为很好的陶瓷材料的增韧相。纳米复合化是进一步提高强度和韧性的途径之一。本文利用氢电弧等离子体法制备了纳米Ni3Al。在不同电压、电流和气氛下成功制得纳米Ni3Al,通过比较产物性能确定最优工艺。利用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段对产物进行了表征。结果表明,制得的纳米Ni3Al纯度高,结晶性能好,粒子多为球状,且粒径较均匀,大多数粒子粒径在50nm以下。在氢气氩气混合气体气氛下,气体体积比为H2:Ar=2:1的情况下制备的纳米Ni3Al粒径最均匀,为50nm左右。通过时效处理和热分析,表明产物性能稳定,在氮气气氛中可高温(900℃)稳定存在。本文以氧化铝为基体,以纳米Ni3Al为弥散相,在1450℃烧结温度下制备纳米复合陶瓷。将颗粒增韧与纳米复合有机地结合起来,从而改善氧化铝基纳米复合陶瓷的性能。通过制备不同纳米Ni3Al配比的纳米复合陶瓷,研究了纳米Ni3Al含量不同对陶瓷性能的影响。经过检测得知,随着纳米Ni3Al含量的增加(﹤5%),陶瓷晶粒得到细化,陶瓷的硬度、断裂韧性和抗弯强度不断增大,在纳米Ni3Al含量为5%时,复合陶瓷的断裂韧性和抗弯强度分别达到480.6MPa和12.1MPa·m1/2,复合陶瓷的抗弯强度比纯Al2O3陶瓷(360MPa)提高了约33.3%,断裂韧度比纯Al2O3陶瓷(4.9MPa·m1/2)提高了约147%。通过SEM和XRD表征得知,复合陶瓷由两相组成,即Ni3Al相和Al2O3相。其中,纳米Ni3Al主要以两种状态存在陶瓷中:一部分Ni3Al粒子处在晶界,并且容易聚集长大,另一部分进入Al2O3晶粒内,形成“晶内型”结构。探讨了增韧机制,增韧机制主要为:(1)Al2O3片晶及Ni3Al粒子对裂纹的偏转。(2)Ni3Al的塑性增韧。(3)Ni3Al的纳米强韧化。