AlN和AlN-Mo陶瓷基复合材料的断裂韧性降低研究
由AlN基体和耐火金属添加剂组成的陶瓷基体复合材料，如Mo，已被探索用于需要高导热性、良好的机械强度和可定制的电磁性能的应用。多晶AlN的热导率为80~200W/m-k，取决于组成和微观结构，作为复合材料的基体。
通过改变金属添加剂的浓度来改变复合材料的电磁性质。Khan等人对钼添加剂体积分数在5~35vol%之间的AlN-Mo复合材料的本体电学和力学性能进行了详细的研究。最近，人们研究了在体系中，钼浓度约为20 vol%的AlN： Mo复合材料的介电性能。
铝钼陶瓷用于mm波长辐射的电磁磁座材料的基体复合材料需要更小的钼浓度，范围约为0.25-4vol%。以往的研究集中在钼浓度为0.25-4vol%的AlN-Mo陶瓷的热和电磁性能；然而，为了更好地理解这些材料的电磁热交换器的设计行业，机械性能数据也是必要的。
而其他最近的工作已经开始解决机械性能AlN：莫高莫加载和各种添加剂，如BN ，本研究重点比较的断裂韧性0.25-4卷%钼配方的AlN-Mo（碳添加剂）之前研究裁判。
共采用7个材料样品进行断裂韧性试验。6个AlN样品含有5.0%Y2O3、0.5%碳，钼浓度为0.0%、0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%。添加yttria（Y2O3）作为烧结辅助剂，并将碳添加到复合配方中以提供帮助消除AlN和Mo粉末中的氧气，以增加导热系数。
实验图显示了掺杂AlN-Mo（2.0 vol% Mo）复合材料在A和B方向上的压痕和压痕诱导裂纹的光学显微镜图像。背景显微结构表明，复合材料的密度良好。也很明显，存在大的Mo颗粒和Mo颗粒团聚，干粉混合技术是造成钼颗粒团聚的原因。
ST-200 AlN陶瓷（没有carbon），2.07±0.24MPa m1/2)的计算值与之前发表的使用相同的方法测定的类似的无线烧结AlN成分的计算值接近（在2%以内）。，分别为2.4±0.3 MPa m1/2和2.3MPam12。
含0 vol% Mo的热压碳掺杂AlN的断裂韧性低于测量的ST-200和文献中热压AlN实例的断裂韧性。断裂韧性与汽车邦添加剂的加入降低（0.5 vol%）相关。研究人员指出，过量添加碳（>1wt%）显著降低了导热率，并抑制了AlN陶瓷的致密化。
虽然目前的陶瓷组合物中含有低于规定的阈值（因此表现出良好的热性能和致密化），但仍可能实现对陶瓷力学性能的有害影响。
描述的AlN-Mo体系中断裂韧性作为Mo载荷的数据插值表明，在非常低的Mo体积分数（0.2.5-0.5vol%）下，断裂韧性可以合理地增加3.3-6.5%。
对于预添加的碳添加剂的AlN-Mo体系，b-定向断裂韧性测量在此范围（3.7-5.5%）内有所增加；然而，a取向测量显示断裂韧性增加在10到18%之间。
随着Mo加载分数的持续增加，a向和b向断裂的韧性普遍呈上升趋势，这从参考文献的结果中可以预期到。注意到b取向的断裂韧性比a取向的断裂韧性增加得更快。在2.0 vol% Mo时，B向断裂韧性超过a向断裂韧性，在3.0 vol% Mo时，B向断裂韧性超过ST-200 AlN。
已知，在本材料体系中使用的碳负荷水平（0.5 vol%）中，发现添加的Mo与碳反应形成Mo.C。在烧结的AlN-Mo陶瓷复合中，Moc相主要以围绕Mo颗粒的厚壳形式形成。此外，在烧结的0.5 vol% Mo中，直到超过的AlN-Mo中没有检测到大量的金属Mo相。
在0.25vol%和0.5 vol% Mo复合材料中观察到的断裂韧性的增加可能是由于在AlN基体中反应形成Mo_C时，去除了元素碳。
与ST-200 AlN相比，添加碳的存在与a取向（平行于挤压方向的压痕)和0.0体积%Mo含碳样品的断裂韧性降低了21%相关。与AlN-Mo复合材料的文献数据相比，在小加载分数（~0.25vol%）中添加的钼在a取向中断裂韧性的增加高于预期。
断裂韧性的增加与通过与Mo添加剂的反应去除AlN基质中的元素碳有关，形成Mo.c，在Mo颗粒位置局部化。观察到Mo载荷的进一步增加导致了断裂韧性值的普遍增加，正如文献数据所预期的那样，注意到b取向断裂韧性的增加速度比a取向断裂韧性更快。
对于AlN-Mo陶瓷基复合材料，3.0 vol% Mo体系已经被确定为特定微波吸收热交换器配置的感兴趣区域。因此，在Mo加载条件下，观察到的断裂韧性有15%的差异，在这种结构中选择陶瓷-金属界面的钎焊配置时是一个重要的设计考虑因素。
