Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、抗氧化和耐腐蚀等优异性能,是中高温氧化腐蚀气氛下长期工作的优选氧化物结构材料。随着航空、航天技术的发展,Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷已成为某些关键零部件不可或缺的重要材料。但受限于材料结构和化学键特征,一般氧化物陶瓷的烧结、超塑变形及扩散连接所需温度在0.5～0.8Tm以上,超塑性变形的应变速率通常仅为10-4s-1～10-5-1一,过高的温度需求和过低的应变速率是制约其工业化应用的主要瓶颈问题。本研究探索通过掺杂TiO2来降低Al2O3-ZrO2(3Y)陶瓷的制备条件,并提高其变形效率。本文以Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷为研究对象,以TiO2作为改性掺杂物,研究了TiO2对Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的烧结行为、超塑性变形行为及扩散连接的影响及作用机理。着重研究了掺杂不同含量TiO2的(主要考察掺杂量为0wt.%、1wt.%、4wt.%和8 wt.%)Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷组织演变规律,分析了TiO2掺杂量与晶界形态特征的关系,揭示了TiO2在其烧结、超塑性变形和超塑性扩散连接过程中的作用机制,主要结果如下：TiO2掺杂能够显著地降低Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的烧结温度,使其最佳烧结温度由1450℃降至1300℃；掺杂后其硬度和断裂韧性出现了不同程度的下降,分别为掺杂前的85%和96%。SEM-EDS分析结果显示,掺杂的Ti离子只有极少量固溶于Al2O3晶粒内部,部分固溶于ZrO2晶粒内部,剩余Ti离子主要偏聚于晶界处。随着TiO2含量的增加,出现三种不同的晶界形态,即,掺杂前以“干净”晶界为主；TiO2掺杂量为1wt.%时,以薄晶界非晶相(厚度为1.5-2 nm)为主；当TiO2掺杂量增加至4 wt.%以上时,为薄晶界非晶相和厚晶界非晶相(厚度为50～150 nm)共存。从固溶体化学键和晶界形态的角度,阐释了TiO2促进烧结的影响机制：Zr-O键结合强度下降引起的Zr离子扩散增强和晶界形态特征改变引起的晶界扩散增强共同作用。Ti02掺杂可显著提高Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的超塑变形能力。研究结果表明,TiO2掺杂使Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的应变速率提高两个数量级以上,1400℃超塑性变形时其应变速率由10-5 s-1～104 s-1提高至10-3s-1～10-2 s01,1300℃时则由10-7 s-1～10-5s-1提高至10-5 s-1～10-3 s-1,且Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷在变形过程中的应变硬化现象得到了有效抑制。应变速率提高幅度和应变硬化抑制程度与TiO2掺杂量密切相关。材料微观组织观察显示,随着Ti02掺杂量的提高,Al2O3-ZrO2(3Y)中的板条状A1203晶粒会逐渐减少直至全部消失。当Ti02掺杂量为0 wt.%和1 wt.%时,Al2O3-ZrO2(3Y)内部存在大量的板条状A1203晶粒,变形后形成了择优取向现象,择优取向的板条晶限制了高温变形过程中的晶界滑移；当Ti02掺杂量达到4 wt.%和8 wt.%时,材料中的板条晶得到了明显的减少,抑制/除了晶粒的择优取向现象,板条状Al2O3对晶界滑移的限制作用也相应被削弱或消除。另外,变形后掺杂了TiO2的Al2O3-ZrO2(3Y)中依然出现了相应的晶界非晶相,说明晶界非晶相在变形过程中始终存在,并起到促进晶界扩散、释放应力集中、粘性流变等协调变形的作用。当TiO2含量逐渐增加至8 wt.%,Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的应力指数由～3逐渐降至～2,表观变形激活能由705 kJ/mol逐渐降至589kJ/mol。应力指数和变形激活能的变化表明,随着TiO2含量的增加,高温变形过程中的主导机制由受限制的晶界滑移逐渐转变为晶界滑移,协调机制由Coble扩散蠕变逐渐转变为晶界非晶相扩散机制。结合变形行为、组织演变及特征值变化,明确了TiO2掺杂主要通过改变Al2O3-ZrO2(3Y)在高温变形过程中的主导及协调机制,进而达到促进高温变形的目的。TiO2掺杂通过改变Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷的连接机制从而提高了扩散连接接头的质量。在1300℃×5 MPa的扩散连接工艺下,经过TiO2掺杂后,Al2O3-ZrO2(3Y)接头的显微组织发生了明显变化：由连接界面处可观察到明显焊合线,且焊合线处存在明显微小孔洞,逐渐转变为连接界面处无明显的焊合线,接头组织与母材组织几乎无异。其接头的剪切强度也得到了明显地提升,由18.8MPa最多可提高至183.9MPa,达到了母材强度的90.2%。进一步研究表明,掺杂前Al2O3-ZrO2(3Y)以扩散作为连接的主要机制,掺杂后则以晶群滑移作为主要连接机制。基于Ti02对Al2O3-ZrO2(3Y)超塑性变形和扩散连接均有较好促进作用的事实,同步完成了大变形量(ε>0.8)下的超塑性扩散连接,所得材料内部无孔洞或微裂纹等缺陷产生,且无明显焊合线,接头组织与母材无异,连接强度达到198.7 MPa,与母材强度相当。