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Zr O2陶瓷的耐磨性优于氧化铝陶瓷,把它用作耐磨材料实用于井下机具或钻探设备是有着广泛的应用前景。Zr O2陶瓷具有良好的化学稳定性并且耐腐蚀,在应力诱导下发生马氏体相变吸收应变能进而达到增韧的效果,使其具有良好的抗折强度和断裂韧性,是陶瓷材料中力学性能最好之一。但Zr O2陶瓷制备成本大大高于Al2O3陶瓷,且实际用于井下机具和钻探设备用时长期处于高温高压的环境下,必须有良好的抗热震稳定性,因此同步引入抗热震稳定性优异的Si C纤维或晶须材料到Zr O2耐磨陶瓷的制备工艺中,并在此基础上引入少量低成本的Al2O3材料制备出具备更为优异的综合性能的新型Zr O2-Si C-Al2O3复相耐磨陶瓷。以锆英石碳热还原方法制备的Zr O2-Si C复相粉体做为原料,适当引入少量低成本的Al2O3材料,经空气气氛一步法烧结制备得到Zr O2-Si C-Al2O3耐磨陶瓷试样,研究Al2O3加入量对复相耐磨陶瓷冲蚀磨损性能的影响规律,并确定最优工艺参数。探讨介质累计冲蚀时间、冲蚀粒子的种类对该复相耐磨陶瓷材料液固两相流冲蚀磨损行为的影响规律,和Zr O2-Si C-Al2O3复相耐磨陶瓷材料的液固两相流冲蚀磨损机理。研究表明:当温度为1450?C时,Zr O2-Si C复相材料具有最大体积密度和最小显气孔率,最大体积密度为3.47 g/cm3,其最小的显气孔率为24.46%。Zr O2-Si C复相材料的最大抗折强度为85.09MPa(烧结温度为1400?C),最大断裂韧性为1.5 MPa·m1/2(烧结温度为1450?C),最大维氏硬度为2.29 GPa(烧结温度为1400?C)。Zr O2-Si C-Al2O3复相耐磨陶瓷在烧结温度为1300℃和1350℃时,抗弯强度偏低,烧结温度为1400℃,抗弯强度大幅度上升,5%Al2O3添加量的复相材料有最大的抗折强度192.88 MPa,随着温度继续升高,复相陶瓷抗折强度呈下降趋势。在烧结温度为1300℃时断裂韧性较低,随着烧结温度进一步升高,断裂韧性有较大幅度上升,在温度达到1400℃时,断裂韧性在1~4 MPa·m1/2之间。复相陶瓷的断裂韧性随着添加剂含量的增加而减小,在添加剂含量为5%时,断裂韧性在2~4 MPa·m1/2之间。当烧结温度从1300℃升至1350℃时,硬度较低;当温度升至1400℃时,硬度在2~6 GPa之间。以锆英石碳热还原合成方法制备的Zr O2-Si C复相粉体为原料制备的Zr O2-Si C-Al2O3复相耐磨陶瓷具有较优良的抗液固两相流冲蚀磨损性能。在不同介质中的耐冲蚀性能排序为:石英砂泥浆>碳化硅砂泥浆。冲蚀粒子的硬度对该材料的冲蚀破坏影响较为显著。冲蚀初期(2h之内)Zr O2-Si C-Al2O3耐磨陶瓷冲蚀率迅速增大,随时间延长到24h以后趋于平稳。Al2O3耐磨增强相的加入能够与基质相形成强结合并显著提高Zr O2-Si C-Al2O3耐磨陶瓷的抗冲蚀磨损性能。本实验条件下加入5wt%Al2O3的Zr O2-Si C-Al2O3耐磨陶瓷抗液固两相流冲蚀磨损性能最好。