氧化物2F氧化物陶瓷基复合材料的研究进展
化工与材料行业新材料技术研究进展
化工与材料行业新材料技术研究进展近年来，随着科技的不断进步，化工与材料行业在新材料技术方面的研究也取得了显著的进展。
新材料技术的应用广泛涉及到日常生活、工业生产以及高新技术领域。
本文将针对化工与材料行业新材料技术的研究进展进行探讨。
1.先进复合材料技术先进复合材料是新材料技术领域的重要分支之一，其具有独特的物理性能和化学特性。
这种材料由两种或多种不同的成分组成，通过合适的工艺方法进行制备。
1.1 碳纤维增强复合材料（CFRP）碳纤维增强复合材料是一种高性能材料，由碳纤维和树脂基体组成。
它具有高强度、轻质化、耐腐蚀等特点，在航空航天、汽车制造、建筑结构等领域有广泛应用。
目前，CFRP在飞机制造领域的应用已经成为一种趋势，由此可见其技术的研究进展非常迅速。
1.2 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料由陶瓷材料和金属或有机物组成。
它具有高温、高硬度、耐腐蚀等特点，适用于高温环境和耐磨工作条件。
该材料在航空、航天、冶金等行业中得到了广泛应用，并且取得了显著的进展。
2.纳米材料技术纳米材料技术是化工与材料行业中一项具有广泛影响力和巨大潜力的新兴技术。
纳米材料的尺度在纳米级别，具有很多独特的特性，如特殊光学性质、高强度和化学反应特异性等。
2.1 纳米金属材料纳米金属材料具有较高的比表面积和尺寸效应，可用于催化反应、传感器和电子器件等领域。
目前，纳米金属材料的研究重点集中在合成方法和特殊功能的实现。
2.2 纳米生物材料纳米生物材料是将纳米技术应用于生物医学领域的一种新型材料。
它具有生物相容性、生物活性和组织可持续性等优点，在生物医学图像学、药物传递和组织工程中发挥着重要作用。
3.新能源材料技术随着能源危机的严峻形势，新能源材料技术的研究进展对于可持续发展至关重要。
新能源材料技术主要涉及太阳能、风能、水能等可再生能源领域。
3.1 太阳能材料技术太阳能材料技术主要研究如何将太阳能转化为电能和热能。
薄膜太阳能电池、太阳能电解水产氢技术等都是当前太阳能材料技术的研究热点。
陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用
陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用摘要：综述了陶瓷基复合材料(CMCs) 的研究进展。
就CMCs的增韧机理、制备工艺和其在航空发动机上的应用进展作了详细介绍。
阐述了CMCs研究和应用中存在的问题。
最后，指出了CMCs的发展目标和方向。
关键词：陶瓷基复合材料；航空发动机；增韧机理；制备工艺The Research Development of Ceramic Matrix Compositesand Its Application on AeroengineAbstract: The development and research status of ceramic matrix composites were reviewed in this paper. The main topics include the toughening mechanisms, the preparation progress and the application on aeroengine were introduced comprehensively. Also, the problems in the research and application of CMCs were presented. Finally, the future research aims and directions were proposed.Keywords: Ceramic matrix composites, Aeroengine, Fiber toughening,Preparation progress1 引言推重比作为发动机的核心参数，其直接影响发动机的性能，进而直接影响飞机的各项性能指标。
高推重比航空发动机是发展新一代战斗机的基础，提高发动机的工作温度和降低结构重量是提高推重比的有效途径[1]。
现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到了1500~1700℃，如M88-2型发动机涡轮进口温度达到1577℃，F119型发动机涡轮进口温度达到1700℃左右，而推重比15~20一级发动机涡轮进口温度将达到1800~2100℃，这远远超过了发动机中高温合金材料的熔点温度。
复合材料学-陶瓷基复合材料的发展现状和最新进展
陶瓷基复合材料的发展现状和最新进展The Development Status and Recent Research Progress of Ceramic-Matrix Composite Materials学生姓名：学生学号：指导教师：所在院系：所学专业：南京理工大学中国·南京2015年11月摘要综述了陶瓷基复合材料（CMC）在近年来的研究进展，就陶瓷的增强增韧机理、复合材料的制备工艺作了较全面的介绍，综述了先驱体浸渍裂解（PIP）反应熔体浸渗（RMI）化学气相渗透（CVI）泥浆法（SI）等工艺的最新研究进展，并对CMC的应用和未来发展进行了展望。
关键词复合材料；陶瓷基；增强增韧；制备工艺；应用；未来发展Abstract The studying situation of ceramic matrix composites(CMC) in the lately years is reviewed in this paper.The strengthening and toughening mechanism,selection of matrix and reinforced materials and preparation techniques are introduced comprehensively,and then progresses of several preparation processes such as PIP,RMI,CVI,and SI are discussed.Also,the application prospects of future development of CMC are looked forward.Keywords composites; ceramic matrix; strengthening and toughening; preparation technique;application; future development1971年，Avesto首次提出陶瓷基复合材料的概念[1]。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料引言。
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强材料组成的复合材料。
它具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等领域。
本文将介绍陶瓷基复合材料的组成、性能和应用，并对其未来发展进行展望。
一、陶瓷基复合材料的组成。
陶瓷基复合材料通常由陶瓷基体和增强材料组成。
陶瓷基体可以是氧化铝、碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，而增强材料则可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等。
这些材料通过复合加工技术，如热压、注射成型等，将陶瓷基体与增强材料紧密结合，形成具有优异性能的复合材料。
二、陶瓷基复合材料的性能。
1. 耐磨性，陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性，可以在高速、高负荷条件下保持较长的使用寿命，因此被广泛应用于机械设备的零部件制造。
2. 耐腐蚀性，由于陶瓷基复合材料具有优异的化学稳定性，可以在酸、碱等腐蚀性介质中长期稳定运行，因此在化工领域得到广泛应用。
3. 高强度，陶瓷基复合材料在高温、高压条件下依然保持优异的强度和刚性，因此被广泛应用于航空航天领域。
4. 高温稳定性，陶瓷基复合材料在高温条件下依然保持稳定的性能，因此被广泛应用于发动机、燃气轮机等高温设备的制造。
三、陶瓷基复合材料的应用。
1. 航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于航空发动机、航天器外壳等高温、高压零部件的制造。
2. 汽车制造领域，陶瓷基复合材料被应用于汽车刹车片、离合器片等零部件的制造，以提高其耐磨性和耐高温性能。
3. 化工领域，陶瓷基复合材料被应用于化工设备的制造，以提高其耐腐蚀性和耐高温性能。
四、陶瓷基复合材料的发展展望。
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将会在性能和应用范围上得到进一步提升。
未来，我们可以期待陶瓷基复合材料在新能源领域、生物医药领域等新兴领域的广泛应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
结论。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此在航空航天、汽车制造、化工等领域得到广泛应用。
陶瓷基复合材料的发展
陶瓷基复合材料的发展
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他添加材料组成的复合材料。
它具有陶瓷的高温稳定性、硬度和耐磨性，并融合了其他材料的特性，如金属的导电性、塑料的韧性和纤维增强材料的强度。
陶瓷基复合材料的发展可以追溯到20世纪60年代以来。
最早的陶瓷基复合材料主要是在纳米
级陶瓷颗粒中添加金属、碳纤维等材料，以提高其韧度和抗断裂性能。
随着技术的进步，新的复合材料和制备方法被开发出来，陶瓷基复合材料的性能不断提高。
目前，陶瓷基复合材料在多个领域得到了广泛应用。
例如，陶瓷基复合材料在航空航天领域中应用于发动机喷嘴、热障涂层等高温部件，具有出色的高温性能和耐腐蚀性能。
在汽车工业中，陶瓷基复合材料可以用于发动机零部件、刹车片等耐磨部件，提高其耐久性和性能。
此外，陶瓷基复合材料还在电子、光学、医疗等领域中发挥重要作用。
例如，陶瓷基复合材料可以制备用于高频电子器件的介质材料，具有低介电损耗和高绝缘性能。
在光学领域，陶瓷基复合材料可用于制备高精度光学元件，如反射镜和透镜，具有优良的光学性能和耐磨性。
未来，陶瓷基复合材料的发展趋势将主要集中在提高材料性能和制备工艺的改进上。
随着纳米技术和3D打印技术的发展，将更高性能的添加材料引入陶瓷基复合材料中，有望进一步提高
其力学性能、导电性能和耐磨性能。
陶瓷基复合材料的性质及其应用前景
陶瓷基复合材料的性质及其应用前景陶瓷基复合材料是一种新型的复合材料，它由陶瓷基体和增强材料组成。
其特点是硬度高、强度大、耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好等。
由于其独特的性质，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、电子和电力工业等领域都有广泛的应用。
一、陶瓷基复合材料的组成陶瓷基复合材料由陶瓷基体和增强材料组成。
其中，陶瓷基体通常采用氧化物陶瓷或碳化物陶瓷，而增强材料则可以选择纤维材料、颗粒材料、层板材料等。
陶瓷基复合材料的制备方法很多，主要包括热压、热等静压、拉伸成型等。
二、陶瓷基复合材料的性质1. 高硬度由于陶瓷基复合材料的基体是陶瓷，因此具有非常高的硬度。
事实上，某些陶瓷基复合材料的硬度可以接近金刚石，达到20GPa以上。
这一优异的性能意味着它们可以耐受高度的磨损和冲击，适用于大多数需要高耐久性的应用领域。
2. 高强度在增强材料的加入下，陶瓷基复合材料具有很高的强度和刚性。
因此，它们可以承受非常大的载荷，并在极端条件下工作。
这种性质使它们成为航空航天、汽车制造和电力工业等相关领域中理想的结构材料。
3. 耐高温陶瓷基复合材料具有非常好的耐高温性能。
在高温环境下，它们保持不失效、不变形等特性。
因此，它们被广泛应用于航空航天、汽车制造等需要高温稳定性能的领域。
4. 耐腐蚀陶瓷基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
在强酸、强碱、高浓度的腐蚀性环境下，它们仍然可以保持稳定。
这一性质使它们成为化工、电力工业领域中的理想材料。
5. 绝缘性能好陶瓷基复合材料具有很好的绝缘性能，因此广泛运用于电子和电力工业中。
它们可以承受高电压、高电流的特性，同时在工作过程中不会导电或产生电磁干扰。
三、陶瓷基复合材料的应用前景由于其优异的性能和多功能性，陶瓷基复合材料在多个领域都有很广泛的应用前景。
以下是一些典型应用案例：1. 航空航天陶瓷基复合材料可以用于制作飞机、火箭、导弹的部件，如机身、引擎、导向器等。
因为它们的低重量、高强度和耐高温性质可以降低飞行设备的质量和提高操作效率。
航空发动机用陶瓷基复合材料研究进展
随着航空发动机性能的不断提高，对于先进材料的需求也日趋迫切。
近年来，各大发动机厂商均加大投入力度，瞄准新一代耐高温材料——陶瓷基复合材料（CMC）。
陶瓷基复合材料（CMC）由于具备低密度、耐高温、抗氧化等特性，成为航空发动机用高温材料的热点。
发动机的高温部件主要包括燃烧室、高/低压涡轮及喷管等，其中高/低压涡轮部件主要包含导向器叶片、转子叶片及涡轮外环。
在应用陶瓷基复合材料之前，这些部件主要采用高温合金，其耐温能力发展变化如图1所示。
从图中可以看出，从20世纪40年代开始，高温合金的耐温能力逐渐提升，尤其是在20世纪40—50年代，锻造高温合金的耐温能力提升明显，之后处于缓慢提升期，基本上每10年增加约35℃。
目前，高温合金的耐温极限维持在1100℃附近，而陶瓷基复合材料的应用将发动机部件的耐温能力提升至1200～1350℃，并且陶瓷基复合材料构件质量通常为镍基高温合金构件质量的1/4～1/3，不仅可以通过提高构件的工作温度提高燃油经济性，还可以通过减轻质量实现燃油经济性的提高。
图1 在拉伸载荷137MPa，持久寿命1000h条件下，材料所能承受的温度极限航空发动机用陶瓷基复合材料目前主要包含两大类：一类是碳化硅纤维增强的碳化硅基复合材料（SiC/SiC复合材料），包括衍生出的SiBCN、SiCN基复合材料等；另一类是氧化物纤维增强的氧化物基复合材料（OX/OX复合材料），主要是氧化铝纤维增强的氧化铝基复合材料。
这两类复合材料的特点有所不同，SiC/SiC复合材料主要特点是密度低（密度为2.1～2.8 g/cm3）、耐高温（1200～1350℃可长时使用），主要应用于发动机高温热端部件，如燃烧室、高/低压涡轮等；OX/OX复合材料长时耐温能力约为1150℃，略低于前者，其密度通常在2.5～2.8 g/cm3，其与SiC/SiC复合材料相比的优势之一是成本相对较低，主要应用于发动机的喷管及小型发动机的高温部位。
金属陶瓷复合材料的研究进展
金属陶瓷复合材料的研究进展金属陶瓷复合材料是指以金属为基体，通过添加陶瓷颗粒或纤维等增强相，形成的具有金属和陶瓷两种性质的复合材料。
这种复合材料具有很高的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、电子工业等领域。
本文将对金属陶瓷复合材料的研究进展进行探讨。
一、金属陶瓷复合材料的分类金属陶瓷复合材料可以根据金属基体和陶瓷增强相的性质以及相互间的化学反应进行分类。
根据金属基体的性质，复合材料可以分为铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料等。
根据陶瓷增强相的性质，复合材料可以分为氧化物基、非氧化物基等。
根据金属和陶瓷之间的化学反应，复合材料可以分为无反应型、反应型等。
二、金属陶瓷复合材料的制备方法制备金属陶瓷复合材料的方法主要包括粉末冶金法、熔融渗透法、化学气相沉积法等。
粉末冶金法是最常用的制备方法之一，其过程包括原料粉末的混合、压制成型、烧结等步骤。
熔融渗透法则是将陶瓷颗粒放置在金属基体上，通过熔融金属的渗透作用，使陶瓷颗粒与金属基体结合。
化学气相沉积法是利用气相反应生成陶瓷薄膜，然后将金属基体浸入薄膜中形成复合材料。
三、金属陶瓷复合材料的性能与应用金属陶瓷复合材料具有独特的性能，包括高温抗氧化性能、耐磨性、耐腐蚀性、高强度和低密度等。
这些性能使得金属陶瓷复合材料在航空航天领域得到广泛应用，例如用于制造航空发动机叶片、导向叶片等。
在汽车工业中，金属陶瓷复合材料可以用于制造汽车引擎部件和刹车系统等。
此外，在电子工业中，金属陶瓷复合材料也可用于制造电子元件的封装材料。
四、金属陶瓷复合材料的挑战与展望尽管金属陶瓷复合材料在各个领域中已经取得了巨大的成功，但仍然面临一些挑战。
首先，制备过程中存在的难度和复杂性需要进一步解决。
其次，复合材料的性能一直在不断提高，但仍需要进行更深入的研究和改进。
最后，金属陶瓷复合材料的成本仍然较高，需要寻找更加经济有效的制备方法。
展望未来，金属陶瓷复合材料将继续发展，并在更多的领域中得到应用。
陶瓷基复合材料增韧机制的研究现状及展望
陶瓷基复合材料增韧机制的研究现状及展望现代陶瓷材料具有耐高温、硬度高、耐磨损、耐腐蚀及相对密度轻等许多优良的性能。
但它同时也具有致命的弱点，即脆性，这一弱点正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因。
因此，陶瓷材料的强韧化问题便成了研究的一个重点问题。
陶瓷不具备像金属那样的塑性变形能力，在断裂过程中除了产生新的断裂表面需要吸收表面能以外，几乎没有其他吸收能量的机制，这就是陶瓷脆性的本质原因。
人们经过多年努力，已探索出若干韧化陶瓷的途径包括纤维增韧、晶须增韧、相变增韧、颗粒增韧、纳米复合陶瓷增韧、自增韧陶瓷等。
这些增韧方法的实施，使陶瓷材料的韧性得到了较大的提高，使陶瓷材料在高温结构材料领域显示出较强劲的竞争潜力。
一陶瓷基复合材料增韧技术1、纤维增韧为了提高复合材料的韧性，必须尽可能提高材料断裂时消耗的能量。
任何固体材料在载荷作用下（静态或冲击），吸收能量的方式无非是两种：材料变形和形成新的表面。
对于脆性集体和纤维来说，允许变形吸收的断裂能也很少。
为了提高这类材料的吸能，只能增加断裂表面，即增加裂纹的扩展路径。
纤维的引入不仅提高了陶瓷材料的韧性，更重要的是使陶瓷材料断裂行为发生了根本性变化，由原来的脆性断裂变成了非脆性断裂。
纤维增强陶瓷基复合材料的增韧剂之包括基体预压缩应力、裂纹扩展受阻、纤维拔出、纤维桥联、裂纹偏转、相变增韧等。
能用于增强陶瓷基复合材料的纤维种类较多，包括氧化铝系列（包括莫来石）、碳化硅系列、氮化硅系列、碳纤维等，除了上述系列纤维外，目前正在开发的还有BN、TiC、B4C等复相纤维。
韩桂芳等用浆疗法结合真空浸渗工艺。
制备了二维石英纤维增强多孔Si3N4·2SiO2基复合材料，增加浸渗次数虽不能有效提高复合材料强度，但却使裂纹偏转因子变小，断裂模式由韧性断裂向脆性断裂转变，断口形貌由纤维成束拔出变成多级拔出。
尹洪峰等利用LPCVI技术制备了三维连续纤维增韧碳化硅基复合材料，实验表明复合材料界面相厚度为119mm时，体积密度为2101～2105g/cm3时，用碳纤维T300增韧后的复合材料的弯曲强度为459MPa，断裂韧性为2010MPa/m1/2，断裂功为25170J/m2.国外学者也研究了纤维增强陶瓷材料，并显著的提高了其断裂韧性。
新型耐腐蚀材料的研究开发
新型耐腐蚀材料的研究开发引言随着工业化进程的不断深入，腐蚀问题已经成为不可避免的瓶颈之一。
腐蚀不仅带来了经济上的损失，还会对环境和健康造成严重威胁。
因此，研发出一种优异的耐腐蚀材料对于人们来说格外重要。
本文将介绍几种新型的耐腐蚀材料，并探讨它们的研发过程。
1.无机非金属材料无机非金属材料是当代耐腐蚀材料研究的重点之一，其最大的优势在于可靠性高、寿命长、防腐性能优异。
主要采用氧化物类陶瓷材料，耐腐蚀性能通过氧化还原反应来保证。
氧化物类陶瓷材料是指以二氧化硅、氧化铝、氧化锆等为主要成分，不仅具有良好的化学稳定性和机械强度，还能在高温环境下具有良好的稳定性。
2.金属基复合材料金属基复合材料也是当前研究的焦点，其优点在于材料中所有成分都具有优异的性能，能针对不同的腐蚀环境，选择材料的组合。
这类材料可以分为两大类别，一类是金属基层复合，通过将耐腐蚀金属涂在不耐蚀金属表面，起到防腐的作用。
另一类是金属基体复合，通过添加特殊的合金或者均匀分布的非金属材料，来强化金属基体的耐腐蚀性能。
这两种复合材料都展现出了优异的耐腐蚀能力。
3.聚合物材料聚合物材料是以聚合反应为基础的材料，包含了丰富多彩的化学分子。
当前，聚合物材料的研究也得到了广泛关注，特别是可塑性强的高分子材料。
聚合物材料的耐腐蚀性能取决于其对特定物质的抗腐蚀能力。
因此，研究人员通常会在聚合物材料中添加多种化学试剂，来突破其纯物理耐腐蚀限制。
4.碳基材料碳基材料由于具有高质量、高强度、高导电性、高热稳定性等特性，目前也成为了耐腐蚀材料研究领域的重点之一。
这种材料可以有效地防止常规金属和合金的腐蚀，广泛应用于化学、电子、能源等领域。
碳基材料的制造需要严格的加工工艺和技术，但其制造成本通常低于金属制品。
结论随着社会的发展，耐腐蚀材料的需求不断增长。
在研究开发过程中，基于现有的材料进行改造和升级、研究新材料的力量都是不可或缺的。
未来，我们应该继续投入更多的精力和资源，探索新型耐腐蚀材料的制造和应用，以达到更好的经济和社会效益。
陶瓷基复合材料的研究进展
陶瓷基复合材料的研究进展陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的复合材料。
它具有优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。
近年来，随着工业技术的不断进步和新材料的开发，陶瓷基复合材料的研究也迎来了新的发展。
本文将介绍陶瓷基复合材料的研究进展，并着重探讨其在不同应用领域的应用前景。
陶瓷基复合材料具有优异的力学性能和耐化学腐蚀性能，特别适用于高温和腐蚀环境下的工作条件。
它可以通过改变增强相的种类和含量，以及调节烧结工艺等方法来调控材料的性能。
目前，常用于增强相的材料有碳纤维、陶瓷纤维和金属颗粒等。
这些增强相的加入可以有效地提高材料的强度、刚度和韧性，使得陶瓷基复合材料具有更广泛的应用前景。
在航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于发动机、燃烧室和导弹等部件的制造中。
由于其出色的热稳定性和高温强度，陶瓷基复合材料可以承受高温气流的冲击和高速气流的侵蚀，从而提高了航空发动机的工作效率和可靠性。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于航天器的重要结构件，以减轻重量、提高载荷能力，并增强其抗碎裂和抗高温气态氧化腐蚀的能力。
在汽车领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于制动系统、发动机零部件和排气系统等。
相比于传统的金属材料，陶瓷基复合材料具有更好的耐磨损性能和抗腐蚀性能，可以大大提高制动系统的使用寿命和安全性能。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于汽车发动机零部件的制造，如活塞环、曲轴轴承和气门等，以提高发动机的效率和可靠性。
在能源领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于燃料电池、核能和太阳能等领域。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，而陶瓷基复合材料可以用于制作燃料电池的电解质膜和电极材料，以提高其电导率和稳定性。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于核能和太阳能的应用中，例如核反应堆的结构材料和太阳能电池的光伏材料。
总结起来，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车、能源和电子等领域具有广泛的应用前景。
随着工业技术的不断进步和新材料的开发，陶瓷基复合材料的性能和应用范围将进一步提高。
陶瓷基复合材料的制备工艺与性能研究
陶瓷基复合材料的制备工艺与性能研究陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的复合材料，具有高强度、高硬度、高温稳定性等优点。
本文将探讨陶瓷基复合材料的制备工艺以及其性能研究。
一、制备工艺陶瓷基复合材料的制备工艺一般包括原料选择、材料混合、成型、烧结等步骤。
首先，需要选择合适的陶瓷基体和增强相材料。
通常情况下，陶瓷基体选用高温稳定性好的氧化物陶瓷材料，如氧化铝、氧化锆等；而增强相选择碳纤维、陶瓷颗粒等具有高强度的材料。
其次，将选好的陶瓷基体和增强相进行混合。
混合的目的是将增强相均匀地分散在陶瓷基体中，以提高复合材料的力学性能。
可以采用机械混合的方法，如球磨或搅拌混合。
然后，将混合后的材料进行成型。
常用的成型方法有压制成型和注模成型。
压制成型是将混合后的材料放入成型模具中，施加高压使其成型。
注模成型则是将混合后的材料加热至熔融状态，然后注入到模具中，待其冷却固化后取出。
最后，将成型后的陶瓷基复合材料进行烧结。
烧结是将材料加热至一定温度，使其粒子间发生结合，形成致密的陶瓷复合材料。
烧结温度一般选取陶瓷基体和增强相的烧结温度范围之间的一个适当温度。
二、性能研究陶瓷基复合材料具有诸多优异的性能，其中包括高强度、高硬度、高温稳定性、耐磨性等。
这些性能的研究对于指导材料的应用具有重要的意义。
首先，需要对陶瓷基复合材料的力学性能进行研究。
可以采用拉伸试验、压缩试验等方法来测量材料的力学性能，例如抗拉强度、压缩强度等。
研究材料的力学性能可以帮助我们评估材料的使用寿命和负荷承受能力。
其次，可以研究材料的硬度和耐磨性。
可以采用洛氏硬度试验和磨损试验等方法来评价陶瓷基复合材料的硬度和耐磨性。
由于复合材料具有高硬度和耐磨性的特点，因此在一些高强度、耐磨领域有着广泛的应用前景。
此外，对陶瓷基复合材料的高温稳定性进行研究也是必要的。
可以通过高温下的热膨胀试验和热震试验等方法，评估材料在高温环境下的性能表现。
高温稳定性是陶瓷基复合材料的重要性能之一，对于高温工作环境中的应用具有重要的意义。
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料是一类由陶瓷基体和其他增强相组成的新型材料，具有高温、耐磨、耐腐蚀等优异性能。
随着材料科学和工程技术的不断发展，陶瓷基复合材料在各个领域都得到了广泛的应用。
1. 陶瓷基复合材料的研究进展
近年来，针对陶瓷基复合材料的研究越来越深入，取得了一系列重要的进展。
首先，在材料的组成方面，研究人员通过添加不同的增强相，如纤维、颗粒和纳米材料等，有效地提高了陶瓷基复合材料的力学性能和导热性能。
其次，研究人员对陶瓷基复合材料的制备工艺进行了改进和优化，例如采用热压烧结、等离子烧结和化学气相沉积等方法，以获得更高的致密度和均匀的微观结构。
此外，利用先进的表征技术，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X 射线衍射仪等，研究人员能够深入了解陶瓷基复合材料的微观结构和相互作用机制。
2. 陶瓷基复合材料的应用
陶瓷基复合材料在诸多领域都有广泛的应用。
首先，在航空航天领域，陶瓷基复合材料因其轻质、高强度和抗腐蚀等特点被用于制作航空发动机和燃气涡轮等零部件。
其次，在能源领域，陶瓷基复合材料因其优异的耐高温性能被广泛应用于核能、太阳能和化学能源等方面，用于制作核反应堆壳体、太阳能电池板和燃料电池等。
此外，陶瓷基复合材料还在汽车制造、电子器件、医疗设备和化工等领域得到了应用，例如用于制作汽车刹车系统、电子封装材料和人工关节等。
氧化物纤维_氧化物陶瓷基复合材料研究概述_王军刚
氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料研究概述X王军刚张玉军张兰李呈顺(山东大学工程陶瓷省重点实验室济南250061)摘要氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料可以在高温氧化环境下长时间工作,是最有发展潜力的高温结构陶瓷材料之一。
决定氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料性能最主要的2个因素是氧化物纤维的性能和界面材料的组成与结构。
笔者介绍了氧化物纤维和界面材料的发展,以及界面材料涂覆方法,并探讨了氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的发展趋势。
关键词氧化物纤维陶瓷基复合材料界面Review of Oxide F iber/oxide Ceramic C ompositesWang Jungang,Zhang Yujun,Zhang Lan,Li Chengshun(Key Lab of Engineering Ceramic,Shandong University,Jinan,250061) Abstract:Oxide fiber/oxide ceramic matri x composites can work under the high temperature oxidation environ ment for a long time,which are one of the most promi sing hi gh temperature structure ceramic materials.The performance of oxide fiber/oxide ceramic composites is determined by oxide fiber and the structure of interface material.This paper introduces the develop ment of ox ide fiber and i nterface mater-i als,introduces the coating methods of in terface materials.The develop ment directi ons of oxide fiber/oxide ceramic matrix composi tes are also discussed.Key words:Oxide fiber;Ceramic matri x composites;Interface前言随着高性能燃气轮机的发展,所需要的涡轮进口温度不断提高,发动机热端结构部件的工作温度已超过高温合金的工作极限[1]。
氧化物导电陶瓷基复合材料
氧化物导电陶瓷基复合材料一、引言氧化物导电陶瓷基复合材料是一种具有优良导电性和独特导电机制的复合材料。
它结合了氧化物陶瓷的高温稳定性和导电物质的高电导率，广泛应用于能源领域、电子器件和传感器等方面。
本文将全面、详细、完整地探讨氧化物导电陶瓷基复合材料的相关知识和应用。
二、氧化物导电陶瓷基复合材料的定义和特点2.1 定义氧化物导电陶瓷基复合材料是指将导电物质与氧化物陶瓷基质相结合形成的一种新型复合材料。
导电物质可以是金属、导电陶瓷或导电高分子材料等，而氧化物陶瓷基质通常选用稳定性高、绝缘性能好的氧化物材料。
2.2 特点氧化物导电陶瓷基复合材料具有以下特点： 1. 高温稳定性：由于基质选用了稳定性高的氧化物陶瓷材料，使得复合材料在高温环境下依然保持良好的导电性能。
2. 优良导电性能：导电物质的引入使得复合材料具有较高的电导率，能够满足不同领域对导电性能的要求。
3. 多样化的导电机制：不同的导电物质具有不同的导电机制，可以根据具体应用需求选择合适的导电材料，实现特定导电机制的优化。
三、氧化物导电陶瓷基复合材料的应用氧化物导电陶瓷基复合材料在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下方面：3.1 能源领域在能源领域，氧化物导电陶瓷基复合材料被广泛应用于固体氧化物燃料电池（SOFC）、电化学电容器等器件中。
复合材料的高温稳定性和优良导电性能使得这些器件能够在高温环境下有效工作，并具备高能量转换效率。
3.2 电子器件氧化物导电陶瓷基复合材料在电子器件中的应用主要体现在导电层和介质层的选择上。
导电层需要具备较高的电导率，而介质层则需要具备较好的绝缘性能。
通过选用适合的复合材料，可以实现电子器件的高性能和高可靠性。
3.3 传感器由于氧化物导电陶瓷基复合材料具有优良的导电性能和温度稳定性，因此被广泛应用于传感器领域。
例如，氧化物导电陶瓷基复合材料可以用于热敏电阻器的制备，用于测量温度变化，还可以作为气敏材料用于气体传感器的制备。
陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景
陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景课程名称:复合材料学生姓名：费勇学号：201010402209班级：功能材料日期：2013年12月陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景摘要：本文介绍了三种陶瓷基复合材料，分别从氧化物陶瓷基复合材料的发展历史，制备工艺，性能与应用，存在的问题，未来展望等几方面综述了国内外氧化物陶瓷基复合材料的研究现状。
介绍了碳化硅陶瓷基复合材料的应用和发展现状,阐述了CVI-CMC-SiC制造技术在我国的研究进展,开展了CVI-CMC-SiC的性能与微结构特性的研究和CVI过程控制及其对性能影响的研究,研制了多种CMC-SiC和其构件。
阐述了用燃烧法合成氮化物陶瓷基复合材料的生产工艺。
关键词：发展历史、生产工艺、性能、应用、CVI技术、燃烧合成1. 发展历史1.1概述陶瓷基复合材料(Ceramicmatrixcomposite,CMC)是在陶瓷基体中引入第二相材料,使之增强、增韧的多相材料,又称为多相复合陶瓷(Multiphasecompositeceramic)或复相陶瓷(Diphaseceramic)[1]。
陶瓷基复合材料是20世纪80年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料,包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。
其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点,在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用,成为理想的高温结构材料。
文献[2]报道,陶瓷基复合材料正是人们预计在21世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构的首选材料。
鉴于此,许多国家都在积极开展陶瓷基复合材料的研究,大大拓宽了其应用领域,并相继研究出各种制备新技术[3]1.2 分类陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在，按照组成化合物的元素不同，又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。
陶瓷坯体增强剂的研究进展
陶瓷坯体增强剂的研究进展陶瓷是一种传统工艺品，具有较好的抗压、耐磨、耐酸碱腐蚀等特性，被广泛应用于日常生活和工业生产中。
随着科技的发展，人们对陶瓷的性能要求也越来越高，因此陶瓷材料的研究和应用也日益广泛。
陶瓷坯体增强剂是一种可以提高陶瓷坯体强度和韧性的材料，近年来，对陶瓷坯体增强剂的研究也取得了一些进展。
一、常见的陶瓷坯体增强剂陶瓷坯体增强剂可以分为无机增强剂和有机增强剂两大类。
无机增强剂主要包括氧化物、碳纤维、碳化硅及陶瓷纤维等。
氧化物是一种常见的无机增强剂，具有较好的耐高温性能和耐腐蚀性能，可以大大提高陶瓷坯体的抗压强度和抗冲击性能。
碳纤维和碳化硅是一种新型的无机增强剂，具有轻质、高强度、高模量等优异性能，可以显著提高陶瓷坯体的耐磨性能和耐热性能。
陶瓷纤维是一种常见的无机增强剂，具有较好的高温稳定性、导热性和绝缘性能，可以显著提高陶瓷坯体的热稳定性和电绝缘性能。
二、陶瓷坯体增强剂的研究进展近年来，对陶瓷坯体增强剂的研究取得了一些进展。
对陶瓷坯体增强剂的种类和性能进行了系统的筛选和评价，发现了一些新型的陶瓷坯体增强剂，如碳纤维、聚合物、纳米复合材料等，这些新型的陶瓷坯体增强剂具有较好的力学性能和耐热性能，可以为陶瓷坯体的改性和增强提供新的途径和方法。
对陶瓷坯体增强剂的增强机理和作用机制进行了深入的研究，发现了一些新的增强机理和作用机制，如碳纤维可以通过增强界面结合和改善断裂韧性来提高陶瓷坯体的强度和韧性，聚合物可以通过填充效应和界面作用来改善陶瓷坯体的整体性能，纳米复合材料可以通过界面效应和材料协同作用来提高陶瓷坯体的力学性能和耐热性能。
三、未来的研究方向尽管目前对陶瓷坯体增强剂的研究取得了一些进展，但仍然存在一些问题和挑战。
对陶瓷坯体增强剂的增强机理和作用机制还不够清晰和完善，需要进一步深入研究，以揭示其内在的物理和化学过程。
对陶瓷坯体增强剂的制备工艺和工艺优化还存在一些局限和不足，需要进一步开发和改进，以提高其制备效率和性能优势。
氧化物／氧化物自生复合陶瓷的生长机理与微观结构的研究进展
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摘要
氧化物_氧化物陶瓷基复合材料的研究进展
第29卷 第7期 无 机 材 料 学 报Vol. 29No. 72014年7月Journal of Inorganic Materials Jul., 2014收稿日期: 2013-10-08; 收到修改稿日期: 2014-01-11基金项目: 国家自然科学基金(51202291 ); 湖南省高校科技创新团队支持计划; 国防科技大学创新群体计划National Natural Science Foundation of China (51202291); Aid Program for Science and Technology Innovative Re-search Team in Higher Educational Institutions of Hunan Province; Aid Program for Innovative Group of National University of Defense Technology作者简介: 王 义(1985−), 男, 博士研究生. E-mail:wycfcnudt@ 通讯作者: 程海峰, 研究员. E-mail:chfcfc@文章编号: 1000-324X(2014)07-0673-08 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2014.13507氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展王 义, 刘海韬, 程海峰, 王 军(国防科技大学 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073)摘 要: 氧化物/氧化物陶瓷基复合材料(CMCs )具有很多优良的性能, 如高比强度、高比模量、优异的抗氧化性能等, 可应用于航空发动机燃烧室和尾喷管等热端部件。
本文概述了氧化物/氧化物CMCs 的增强纤维和陶瓷基体, 指出单晶氧化物纤维和莫来石陶瓷基体应用潜力较大; 从改善纤维/基体界面结合程度的角度出发, 综述了从界面相和多孔基体角度提高力学性能的方案; 分析了限制其应用的三个关键问题(缺口敏感度、蠕变容忍度和耐烧蚀性能 ), 最后对其未来发展进行了展望。
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第 29 卷
化物/氧化物 CMCs 具有高韧性、 高比强和高比模等 优点 , 可以有效地克服对裂纹和热震的敏感 , 是目 前最有潜力应用于航空发动机和引擎等高温部位的 复合材料[6-7]。 近年来, 国外对氧化物/氧化物 CMCs 开展了广 泛研究并已进入实用阶段。德国航空中心 Schneider 等 [5] 对莫来石纤维增强莫来石 (Muf/Mullite )CMCs 进行了系统的研究 , 已能制备和加工异形复杂构件 (如图 1(a)所示 ), 制备的燃烧室隔热瓦已通过模拟 试验(如图 1(b)所示 )。美国加利福尼亚大学 Zok 等 [8] 对多孔氧化物 CMCs 的研究较为深入, 利用陶瓷 浆料浸渍-缠绕工艺(SI-W )制备的 Nextel 720 纤维 增强的多孔莫来石和氧化铝 (N720/MA )CMCs 的 室温拉伸强度约为 149 MPa, 1200 ℃处理 1000 h 后 强度保留率高达 97.3%; 该技术已能制备复杂形状 构件 , 如图 2 所示 [9]。图 3 为该材料体系在航空发 动机燃烧室内外衬、 直升机用轻质排风管和空间飞 行器鼻锥等热端部件的应用实例 [9-10]。此外 , 美国 空军科学院 Ruggles-Wrenn 等 [11]系统研究了多孔 氧化物 CMCs 在服役环境中的蠕变行为。 由于增强 纤维来源受限 , 国内对氧化物 /氧化物 CMCs 的研 究较少 , 且以基础研究为主 , 离实际应用还有较大 差 距 , 采 用 的 增 强 纤 维 主 要 有 Nextel 纤 维 [12] 和 Nitivy ALF 纤维 [13]。
氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展
王 义, 刘海韬, 程海峰, 王 军
(国防科学技术大学 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073) 摘 要: 氧化物/氧化物陶瓷基复合材料 (CMCs )具有很多优良的性能, 如高比强度、高比模量、优异的抗氧化性能 等, 可应用于航空发动机燃烧室和尾喷管等热端部件。 本文概述了氧化物/氧化物 CMCs 的增强纤维和陶瓷基体, 指 出单晶氧化物纤维和莫来石陶瓷基体应用潜力较大; 从改善纤维 /基体界面结合程度的角度出发, 综述了从界面相 和多孔基体角度提高力学性能的方案; 分析了限制其应用的三个关键问题(缺口敏感度、 蠕变容忍度和耐烧蚀性能), 最后对其未来发展进行了展望。 关 键 词: 氧化物; 复合材料; 界面相; 多孔基体; 性能; 综述 文献标识码: A
Abstract: Oxide/Oxide ceramic matrix composites (CMCs) possess great potential in combustion environments of
gas turbines, such as combustion chamber, scramjet nozzle and so on for their favorable performances (high strength and modulus, excellent oxidation resistive properties, etc.). In this paper, reinforced fibers and ceramic matrices for Oxide/Oxide CMCs are summarized, and it is pointed out that both single crystal oxide fibers and mullite ceramic matrix have great application potential. The improvement approaches of their mechanical properties, interphases and porous matrix, are reviewed based on the adjustment of the fiber/matrix bonding. The key problems, notch sensitivity, creep tolerance and ablation resistence, which limit their applications, are analyzed, and their future development is prospected.
图 2 浆料浸渍 缠绕工艺制备的异形氧化物 /氧化物 CMCs 构件[9] Fig. 2 Several Oxide/Oxide CMCs with complex shapes prepared by ceramic slurry infiltration and winding process[9]
1
1.1
材料体系分析
纤维
图 1 Muf/Mullite CMCs 应用实例[5] Fig. 1 Application examples for Muf/Mullite CMCs[5]
Products with complex shape (a), and segmented combustor tiles for the use as thermal protection systems (b)
1.2
陶瓷基体
氧化物 /氧化物 CMCs 基体多为高熔点金属氧 化物 , 主要考虑其熔点、结晶性、高温稳定性、抗 蠕变和抗氧化等性能。为了降低复合材料制备过程
第7期
王 义, 等: 氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展
675
中纤维的热损伤, 要求基体的烧结温度较低。此外, 为了充分发挥纤维的增韧机制, 纤维/基体 (Fiber/Matrix, F/M )界面结合应适中。目前, 氧化物 CMCs 的基体主要有: α-Al2O3、Mullite(莫来石 )、 Cordierite( 堇青石 ) 、 YAG( 钇铝石榴石 ) 、 ZrO2 、 LAS(锂铝硅 )和 BAS(钡铝硅 )玻璃等[5, 28]。 α-Al2O3 烧结温度适中、熔点高、力学性能优异、 耐化学腐蚀, 有优良的高温抗氧化性能而被广泛用做 氧化物 CMCs 的基体材料, 但其高温抗蠕变性差, 容 易导致复合材料在高温应力作用下发生蠕变破坏[29]。 Cordierite 密度低、线膨胀系数小, 但其熔点低, 且 烧结温度和分解温度较接近、烧结温度范围较窄 , 导致烧结过程可控性差、难以得到纯 Cordierite 陶 瓷[28]。LAS 和 BAS 等玻璃陶瓷因其高温软化特点, 烧结温度较低 , 复合材料制备过程中对纤维热损伤 小, 但其使用温度普遍低于 1200 ℃[30-31]。ZrO2 被 称之为金属陶瓷 , 熔点高且力学性能优异 , 然而由 于升温和降温过程发生 (t → m) 相变 , 产生的体积收 缩会给纤维带来较大的机械损伤 , 不适合高温下作 为氧化物 CMCs 基体材料[32]。Mullite 熔点高、密度 低、 线膨胀系数小, 高温物理化学性能稳定, 具有共 格晶界 , 可以有效地抑制高温下位错的扩展 , 因而 具有优良的抗蠕变和抗热震性能[5]。YAG 线膨胀系 数小 , 晶粒不易长大 , 高温化学稳定性好 [33]。综上 所述, Mullite 与 YAG 是重要的氧化物 CMCs 基体材 料, 当前对莫来石的研究较为活跃。
用, 但 SiC CMCs 在航空发动机服役环境下(高温、 含有氧气、水蒸气和二氧化碳等 ) 容易发生氧化而 失效, 极大地限制了其应用[2-3]。 氧化物陶瓷具有优异的高温性能, 热学和化学稳 定性好, 可以在高温氧化环境下长时间使用。但是氧 化物陶瓷韧性一般较低, 容易发生灾难性破坏[4-5]。 氧
氧化物/氧化物 CMCs 的增强纤维主要基于 Al2O3 或 Al2O3-SiO2 陶瓷, 具有高的拉伸强度和模量, 高温 抗氧化性能优异。目前, 商用的氧化物纤维主要有美 国 3M 公司的 Nextel 系列纤维和 Dupont 公司的 FP 和 PRD-166 系列纤维, 日本 Sumitomo 公司的 Altex 系 列、Mitsui 公司的 Almax 系列、Denka-Nivity 公司的 Nivity 系列和 Nitivy 公司的 Nitivy ALF 系列纤维, 以 及英国 ICI 公司的 Saffil 系列纤维等[14-17]。 大部分氧化物纤维均属于多晶氧化物纤维 , 滑 移面较多 , 在 1100 ℃载荷作用下容易发生蠕变 , 且在高温长时间服役过程中 , 随着晶界扩散容易发 生晶粒长大现象 , 使纤维变脆 , 因而不能长期应用 于 1100℃以上的 CMCs 中[18-19]。 其中, 3M 公司生产 的 Nextel 720 纤维由莫来石和氧化铝组成, 具有针 状莫来石环绕微晶氧化铝的结构, 抗蠕变性能优异, 1400℃强度保留率约为 86%, 是目前国内外研究高 性能氧化物 CMCs 的首选增韧纤维[20-22]。通过在多 晶氧化物纤维中添加硬质第二相 , 可以降低其变形 速率, 从而提高抗蠕变性能[23]。 此外 , 单晶氧化物纤维抗蠕变性能较好 , 在高 温下不存在晶粒长大导致纤维性能下降的问题, 使 用温度较高, 有较大的发展潜力。目前, 单晶氧化物 纤维主要有美国 General Atomics 公司生产的 YAG 单 丝纤维、Saphikon 公司生产的 Sapphire 单晶纤维和氧 化锆短纤维[24-26]。 其中, 单晶立方 YAG 纤维在 1600 ℃ 表现出良好的结构稳定性和抗蠕变性能, 氧化锆纤维 强度可达 2 GPa 以上, 且使用温度高达 1600 ℃[27]。 但单晶氧化物纤维制造工艺复杂, 导致价格昂贵, 并 且直径较粗不易编织, 难以大规模地应用。
Key words: oxide; composites; interphases; porous matrix; properties; review
随着高速飞行器飞行马赫数的提高 , 越来越高 的燃气温度和速度对航空发动机及其周边部位材料 提出了更高的耐温要求, 热端部件温度可达到 1600 ℃ 以上[1]。 虽然 SiC 陶瓷基复合材料(CMCs )在航空发 动机上已成功通过了演示验证试验, 且在尾喷管调 节片和燃烧室内衬等航空发动机组件有了一定的应