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叠层材料是人们模拟自然界贝壳的结构设计出的一种仿生结构强韧化的材料，由于具有较高的韧性而倍受关注。叠层材料独特的结构，使得研究者能从宏观的角度对材料进行设计，从而制得综合性能优越的新型复合材料。 本文采用MSC．Marc有限元软件分析了试样几何参数（陶瓷层和金属层层数以及层厚比）对叠层材料应力强度因子KI的影响。结果表明，当TZ-3Y20A（20wt％Al2O3和3mol％Y2O3稳定的ZrO2）层与Mo层厚度比固定为2：1时，随着层数的增加，应力强度因子KI逐渐减小；当TZ-3Y20A／Mo叠层层数固定为31时，随着层厚比的增加，应力强度因子KI先增大后减小。利用MSC．Marc有限元软件计算了叠层材料的残余热应力。结果表明，当叠层材料层数和层厚比分别超过27和2时，计算得到的残余应力小于TZ-3Y20A陶瓷的抗弯强度。 采用颗粒沉降成型工艺，选用适当的沉降参数与分散介质，将TZ-3Y20A陶瓷粉和Mo金属粉按设计的层厚和层数进行交互沉降，得到预成型体，再经1500℃—20MPa—1h热压烧结，制备出致密的TZ-3Y20A／Mo叠层材料。试样弯曲强度和断裂韧性的测试结果表明，当TZ-3Y20A层厚度为200μm，Mo层厚度为67μm时，叠层材料的抗弯强度达到最大值（737.1MPa）。而TZ-3Y20A层厚度为200μm，Mo层厚度为80μm时，叠层材料的断裂韧性高达14.9MPa·m1/2。与TZ-3Y20A陶瓷相比(相同制备条件下，9.08MPa·m1/2)，叠层材料的断裂韧性提高了63％，断裂功提高了近10倍。利用光学显微镜和扫描电镜观察叠层材料的裂纹扩展过程及断口形貌，结果表明，TZ-3Y20A／Mo叠层材料宏观结构均匀，两者层界面比较平整，界面结合较好。Mo层对裂纹具有明显的偏转作用，TZ-3Y20A／Mo叠层材料表现出一种非脆性开裂的特征。对其增韧机制分析表明，TZ-3Y20A／Mo叠层材料主要包括裂纹偏转、裂纹并行扩展、裂纹分叉钝化以及桥接、滑动摩擦、拔出、小块脱落等增韧机制。