近日，郑州大学材料科学与工程学院邵刚教授，张锐教授课题组以 “Mechanical behavior of ZrO2 ceramics in the post-flash stage”为题在国际著名期刊《Materials Science & Engineering A》上发表原创性研究论文。博士研究生赵芮为论文第一作者，邵刚教授、安立楠教授为论文通讯作者，郑州大学材料科学与工程学院为论文第一作者单位和通讯单位。

陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高、硬度高等优异特性，是航空航天、机械工程等领域的关键结构材料。然而，陶瓷材料由共价键或离子键构成，其键强高、结合力大，使得陶瓷材料晶格结构稳定、位错滑移困难，因此陶瓷材料不能像金属、聚合物等材料具有较好的塑性变形能力，这是制约陶瓷材料在复杂构件等领域更广泛应用的关键因素之一。

针对陶瓷材料塑性变形能力不足这一难题，本工作引入“闪烧”技术，通过在氧化锆陶瓷两端施加高于阈值的电场，实现力-电-温度多场耦合效应，使氧化锆陶瓷在低温（600℃）下展现出良好的塑性。本工作采用原位三点弯曲法，系统地研究了氧化锆陶瓷在闪烧稳态阶段的力学行为，研究表明，当电流密度超过某一阈值时，氧化锆陶瓷的弹性模量迅速降低（由>105 GPa 转变为 < 60 GPa），变形模式由脆性断裂转变为塑性变形，展现出良好的塑性变形能力。微观结构显示，这种独特的力学行为变化是由于在高电流密度下，力-电-温度多场耦合效应一方面在氧化锆内部形成了更多的位错，一方面促进了位错的运动（位错控制过程），这与以往的研究（扩散控制过程）完全不同。研究结果对深入理解电场诱导陶瓷的低温塑性变形具有重要意义，为解决陶瓷材料低温快速成形指明了新的方向。

该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、河南省优秀青年基金、河南省高校科技创新人才等项目资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.144724