AlN和AlN-Mo陶瓷基複合材料的斷裂韌性降低研究
由AlN基體和耐火金屬添加劑組成的陶瓷基體複合材料，如Mo，已被探索用于需要高導熱性、良好的機械強度和可定制的電磁性能的應用。多晶AlN的熱導率為80~200W/m-k，取決于組成和微觀結構，作為複合材料的基體。
通過改變金屬添加劑的濃度來改變複合材料的電磁性質。Khan等人對钼添加劑體積分數在5~35vol%之間的AlN-Mo複合材料的本體電學和力學性能進行了詳細的研究。最近，人們研究了在體系中，钼濃度約為20 vol%的AlN： Mo複合材料的介電性能。
鋁钼陶瓷用于mm波長輻射的電磁磁座材料的基體複合材料需要更小的钼濃度，範圍約為0.25-4vol%。以往的研究集中在钼濃度為0.25-4vol%的AlN-Mo陶瓷的熱和電磁性能；然而，為了更好地了解這些材料的電磁熱交換器的設計行業，機械性能資料也是必要的。
而其他最近的工作已經開始解決機械性能AlN：莫高莫加載和各種添加劑，如BN ，本研究重點比較的斷裂韌性0.25-4卷%钼配方的AlN-Mo（碳添加劑）之前研究裁判。
共采用7個材料樣品進行斷裂韌性試驗。6個AlN樣品含有5.0%Y2O3、0.5%碳，钼濃度為0.0%、0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%。添加yttria（Y2O3）作為燒結輔助劑，并将碳添加到複合配方中以提供幫助消除AlN和Mo粉末中的氧氣，以增加導熱系數。
實驗圖顯示了摻雜AlN-Mo（2.0 vol% Mo）複合材料在A和B方向上的壓痕和壓痕誘導裂紋的光學顯微鏡圖像。背景顯微結構表明，複合材料的密度良好。也很明顯，存在大的Mo顆粒和Mo顆粒團聚，幹粉混合技術是造成钼顆粒團聚的原因。
ST-200 AlN陶瓷（沒有carbon），2.07±0.24MPa m1/2)的計算值與之前發表的使用相同的方法測定的類似的無線燒結AlN成分的計算值接近（在2%以内）。，分别為2.4±0.3 MPa m1/2和2.3MPam12。
含0 vol% Mo的熱壓碳摻雜AlN的斷裂韌性低于測量的ST-200和文獻中熱壓AlN執行個體的斷裂韌性。斷裂韌性與汽車邦添加劑的加入降低（0.5 vol%）相關。研究人員指出，過量添加碳（>1wt%）顯著降低了導熱率，并抑制了AlN陶瓷的緻密化。
雖然目前的陶瓷組合物中含有低于規定的門檻值（是以表現出良好的熱性能和緻密化），但仍可能實作對陶瓷力學性能的有害影響。
描述的AlN-Mo體系中斷裂韌性作為Mo載荷的資料插值表明，在非常低的Mo體積分數（0.2.5-0.5vol%）下，斷裂韌性可以合理地增加3.3-6.5%。
對于預添加的碳添加劑的AlN-Mo體系，b-定向斷裂韌性測量在此範圍（3.7-5.5%）内有所增加；然而，a取向測量顯示斷裂韌性增加在10到18%之間。
随着Mo加載分數的持續增加，a向和b向斷裂的韌性普遍呈上升趨勢，這從參考文獻的結果中可以預期到。注意到b取向的斷裂韌性比a取向的斷裂韌性增加得更快。在2.0 vol% Mo時，B向斷裂韌性超過a向斷裂韌性，在3.0 vol% Mo時，B向斷裂韌性超過ST-200 AlN。
已知，在本材料體系中使用的碳負荷水準（0.5 vol%）中，發現添加的Mo與碳反應形成Mo.C。在燒結的AlN-Mo陶瓷複合中，Moc相主要以圍繞Mo顆粒的厚殼形式形成。此外，在燒結的0.5 vol% Mo中，直到超過的AlN-Mo中沒有檢測到大量的金屬Mo相。
在0.25vol%和0.5 vol% Mo複合材料中觀察到的斷裂韌性的增加可能是由于在AlN基體中反應形成Mo_C時，去除了元素碳。
與ST-200 AlN相比，添加碳的存在與a取向（平行于擠壓方向的壓痕)和0.0體積%Mo含碳樣品的斷裂韌性降低了21%相關。與AlN-Mo複合材料的文獻資料相比，在小加載分數（~0.25vol%）中添加的钼在a取向中斷裂韌性的增加高于預期。
斷裂韌性的增加與通過與Mo添加劑的反應去除AlN基質中的元素碳有關，形成Mo.c，在Mo顆粒位置局部化。觀察到Mo載荷的進一步增加導緻了斷裂韌性值的普遍增加，正如文獻資料所預期的那樣，注意到b取向斷裂韌性的增加速度比a取向斷裂韌性更快。
對于AlN-Mo陶瓷基複合材料，3.0 vol% Mo體系已經被确定為特定微波吸收熱交換器配置的感興趣區域。是以，在Mo加載條件下，觀察到的斷裂韌性有15%的差異，在這種結構中選擇陶瓷-金屬界面的釺焊配置時是一個重要的設計考慮因素。
