Al₂O₃陶瓷具有良好的力学性能,但是该陶瓷最大的缺点为高脆低韧,极大限制了其使用。将纳米级ZrO₂颗粒引入到微米级基体中,制成微纳米复合陶瓷已成为提高陶瓷力学性能的途径之一,同时复合添加力学性能优异的石墨烯可望制备高强高韧的Al₂O₃基复合陶瓷。本实验通过ZrO₂、石墨烯掺杂制备Al₂O₃基复合陶瓷,测试烧结体的相对密度、维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性;利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试仪器,借助经典生长动力学公式计算Al₂O₃柱状晶长轴和短轴方向的生长动力学指数和生长激活能,探讨ZrO₂、GPLs复合增韧Al₂O₃基复合陶瓷微波烧结工艺控制原理、增韧机制与晶粒生长动力学规律。结果表明:微波烧结过程中,纳米ZrO₂在Al₂O₃基体中可形成大量“晶内型”结构,0.4GPLs-3ZrO₂-Al₂O₃复合陶瓷在1500°C/30min时综合性能良好,相对密度为98.76%,HV为18.10GPa,K_IC为8.86MPa·m^1/2,σ_f为517.11MPa。其中断裂韧性较纯Al₂O₃提高了138%。通过研究不同添加剂对Al₂O₃柱状晶晶粒生长动力学的影响可知,石墨烯可显著抑制Al₂O₃晶粒生长。微波烧结1500°C时,0.4GPLs-3ZrO₂-Al₂O₃复合陶瓷烧结致密化主要受晶界扩散控制,而纯Al₂O₃陶瓷、3ZrO₂/Al₂O₃复合陶瓷的致密化过程受晶格扩散控制居多。GPLs-3ZrO₂-Al₂O₃系复合陶瓷中随着石墨烯含量的增加,Al₂O₃柱状晶长轴和短轴方向的生长动力学指数减小,石墨烯掺杂量越多,短轴方向生长速率更缓慢,促进了柱状晶的生长。烧结温度升高,0.4GPLs-3ZrO₂-Al₂O₃复合陶瓷中Al₂O₃柱状晶长轴和短轴方向上的生长动力学指数降低,保温时间越长生长激活能越大,Al₂O₃柱状晶生长趋势增大。由维氏硬度压痕裂纹扩展路径和断口组织分析可知增韧机理为裂纹的分枝,偏转和桥接,以及GPLs和“晶内型”ZrO₂的拉拔。