陶瓷材料具有优异的化学稳定性、机械性能和热稳定性使其能够满足许多工程要求,其优异特性创造了巨大的经济效益。A1₂O₃具有高熔点、高弹性模量、高硬度、化学稳定性好,强耐热性、高耐磨性、密度小、质量轻、价格便宜等特点,不仅作为发动机零部件材料、电路衬底材料,而且作为耐高温、抗腐蚀、耐磨损的机械零部件材料取代金属和合金也取得显著效果。但纯Al₂O₃陶瓷作为耐磨件使用时摩擦系数较高,必须添加润滑剂降低其摩擦系数,本文选择具有层状结构的石墨作为固体润滑剂来降低纯Al₂O₃陶瓷的摩擦系数,以期拓展Al₂O₃陶瓷在耐磨方面的应用。本文利用石墨球、ZrO₂球与Al₂O₃粉通过球磨机研磨混合制备Al₂O₃-石墨复合粉体,借助微波烧结1500℃保温30min的条件制备Al₂O₃-石墨复合陶瓷。测定相对密度、机械性能与摩擦磨损性能,分析磨损机理,探究机械性能与摩擦磨损性能之间的关系,优化石墨含量;在确定较佳石墨含量的基础上添加ZrO₂制备出Al₂O₃-ZrO₂-石墨复合陶瓷,分析其机械性能对摩擦磨损性能的影响,调控成分与组织结构,优化复合陶瓷制备工艺。研究结果表明:以石墨球研磨制备出的Al₂O₃-石墨复合粉体中,石墨分布均匀,无团聚现象;石墨能够细化Al₂O₃晶粒,阻止裂纹的扩展提高断裂韧性;当石墨含量≤0.8wt.%时,由于石墨含量不足无法在材料磨损表面形成致密的润滑膜,摩擦系数曲线波动幅度很大;在持续的摩擦应力作用下,材料本身残余的微裂纹与磨损造成的其他缺陷产生应力集中导致Al₂O₃-石墨复合陶瓷磨损表面形成明显的网状裂纹;缺陷积累严重时复合陶瓷表面材料发生剥落导致磨料磨损,剥落的磨料在两个工作表面相互挤压摩擦,进一步加剧磨损表面的脆裂。当石墨含量为>0.8wt.%时,复合陶瓷的机械性能有所下降,但充足的石墨在复合陶瓷磨损表面形成致密的润滑膜,使得磨损表面光滑平整,润滑膜阻止对磨球与复合陶瓷磨损表面直接接触,有效降低了复合陶瓷的摩擦系数。在保证较低摩擦系数的前提下,为了提高A-Gr-Q复合陶瓷的机械性能,添加ZrO₂对复合A-3Gr-Q制备出A-Z-3Gr复合陶瓷,结果表明:ZrO₂颗粒主要分布在A-Z-3Gr复合陶瓷的Al₂O₃晶粒周围起到钉扎作用,细化基体晶粒;少数ZrO₂颗粒分布在Al₂O₃晶粒内部形成“晶内型”结构,强化基体。当ZrO₂含量为10wt.%时,A-10Z-3Gr复合陶瓷的相对密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性、摩擦系数和磨损率分别为:95.4%、9.3GPa、323.7MPa、5.8MPa_·m^1/2、0.31和5.19×10^-6mm³/Nm,综合性能良好。摩擦实验结果表明:A-10Z-3Gr复合陶瓷的磨损率与载荷、磨损速度无明显的线性关系,都存在导致磨损率突变的的临界值。当载荷与磨损速度较小时,A-10Z-3Gr复合陶瓷磨损表面发生较小的塑性变形;当载荷与磨损速度超过临界值时,裂纹在A-10Z-3Gr复合陶瓷磨损表面扩展导致材料剥落并伴随磨屑迁移有晶粒拔出,说明此条件下的磨损机制是脆性断裂导致的磨粒磨损。