陶瓷纤维幻灯片课件
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陶瓷材料简要介绍参考幻灯片
烧结工艺
优点
缺点
反应烧结 烧结时几乎没有收缩， 密度低，强度低，耐
能得到复杂的形状
蚀性差
热压烧结 用较少的助剂就能致密 只能制造简单形状， 化，强度、耐蚀性最好 烧结助剂使高温强度 降低
2020/4/2
37
特点：
（1）硬度高：氮化硅的硬度高，HV=18GPa~21GPa，仅次于金
刚石、立方BN、B4C等少数几种超硬材料。
3.2 弯曲强度
弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种
3P L 2b h2
(MPa)
式中σ为抗弯强度(MPa)， P为加载载荷(N)，L为支点跨距（mm)， b为试样断口处宽度(mm)， 三点弯曲强度测试示意图 h为试样断口处高度(mm)。
3.3 断裂韧性
应力集中是导致材料脆性断裂的主要原因之一，而反映材 料抵抗应力集中而发生断裂的指标是断裂韧性，常用的方法有 单边切口梁法、压痕法、双扭法和双悬臂梁法。本节只简要介 绍压痕法测定方法。
莫氏硬度：是应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试
样的表面而发生划痕，其硬度值并非绝对硬度值，而是按硬
度的顺序表示的值。
莫氏硬度表
分级
代表材料
分级
代表材料 分级 代表材料
1
滑石
2
4
萤石
5
7
石英玻璃
8
石膏 磷灰石 石英
3
方解石
6
正长石
9
黄玉
10
石榴石
11
熔融氧化铝 12
刚玉
13
碳化硅
14
碳化硼
15
金刚石
以BeO陶瓷为基板的10cm*5cm高密度电路
4.2.2 氮化物陶瓷
《陶瓷纤维》课件
制备方法
溶胶-凝胶方法
通过溶胶-凝胶反应可以制备出纤维材料。
干法喷雾法
通过喷雾器喷出的高温气体使原料迅速熔融并形成 纤维。
喷丝法
将高温气体中的原料通过喷雾孔喷出并形成纤维。
性质
化学性质
能够耐受高温、抗腐蚀、抗氧化等。
物理性质
具有很好的隔热、隔音性能，低导热系数、燃烧时烟雾较少等特点。
机械性能
具有较强的拉伸、弯曲等机械强度。应用1Fra bibliotek隔热材料
由于具有良好的隔热性能，应用于建筑、冶金、陶瓷等领域。
2
电气绝缘
由于电绝缘性能好，应用于高温电气设备的绝缘保护。
3
气体净化
由于具有吸附能力，可用于净化工厂废气从而达到环保要求。
4
医学用品
由于具有抗菌性，可以应用在医学用品上，如口罩、消毒用品等。
优缺点
优点
• 高温稳定性 • 低导热性 • 抗腐蚀性 • 抗氧化性
缺点
• 易吸水 • 易破裂 • 易受机械剪切而产生细小颗粒物
未来发展
技术趋势
发展高效、低成本的大规模陶瓷纤维生产工艺技术。
应用前景
将陶瓷纤维运用于建筑材料、火车隔热板、烤炉内 胆等领域。
结语
陶瓷纤维具有良好的性能和广泛的应用前景，它的制备方法和性质是热学、 材料学的前沿课题。相信在不久的将来，陶瓷纤维会成为更多领域的重要材 料。
《陶瓷纤维》PPT课件
陶瓷纤维是一种高性能无机纤维，广泛应用于各个领域。本课件将介绍它的 制备方法、性质、应用以及未来发展。
什么是陶瓷纤维
定义
陶瓷纤维是由无机化合物制成的一种纤维材料。
分类
按化学成分分为硅酸盐陶瓷纤维、氧化铝基陶瓷纤维、碳化硅基陶瓷纤维等。
--新型陶瓷材料PPT课件
金刚石膜SEM形貌 金刚石膜刀具
革新与改革，制品形态也有很
大变化，由过去以块状和粉状
为主向着单晶化、薄膜化、纤维化和复合化方向发展.
-
22
三、新型结构陶瓷材料
㈠ 氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含 有少量SiO2的陶瓷，又称高铝陶瓷.
Al2O3密封、气动陶瓷配件
单相Al2O3陶瓷组织
-
单相Al2O3
SEM形貌
23
根据Al2O3含量不同分为 75瓷(含75%Al2O3，又称 刚玉-莫来石瓷)、95瓷和
99瓷，后两者又称刚玉瓷。
氧化铝陶瓷耐高温性能好， 可 使 用 到 1950℃, 。 具 有 良好的电绝缘性能及耐磨 性。微晶刚玉
的硬度极高(仅
次于金刚石).
氧化铝密封环
-
氧化铝耐高温喷嘴
陶瓷。工程结构陶瓷有许多种，但目前
研究最多、并认为最有发展前途的是氮
化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。
陶瓷电容器
利用陶瓷特有的物理性能制造的陶瓷材
料称功能陶瓷。由于它们具有的物理性
能差异往往很大，所以用途很广泛。
-
20
二、新型陶瓷材料的特点
与传统陶瓷材料相比，新型陶瓷材料除原料来源不 同外，还具有以下特点：
美元的先进陶瓷年销售额中,
我国的销售额仅占1％~2％。 我国研制的胶态原位凝固成型的各种陶瓷部件
-
7
一、陶瓷材料的特点及分类
㈠陶瓷材料的特点 1.陶瓷材料的相组成特点
陶瓷材料的基本相及其结 构要比金属复杂得多，它 通常由三种不同的相组成, 即晶相(1)、玻璃相(2)和气相(气孔3)。
晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材料物理
纤维材料PPT课件
纤维材料ppt课件
目 录
• 纤维材料简介 • 纤维材料的生产工艺 • 纤维材料的性能测试与表征 • 纤维材料的应用领域 • 纤维材料的未来发展与挑战
01
纤维材料简介
纤维材料的定义与分类
定义
纤维材料是由天然或人工合成的 细长、柔软、可连续的物质组成 的材料。
分类
天然纤维、人造纤维和合成纤维 。
纤维材料的特性与应用
航空航天领域
在航空航天领域中，纤维材料的应用 非常重要。由于航空航天器需要承受 极高的温度和压力，因此需要使用高 性能的纤维材料，如碳纤维、玻璃纤 维和芳纶纤维等。
VS
这些纤维材料可以用于制造飞机机身、 机翼、起落架等部件，以及航天器的 结构部件和隔热材料等。它们具有重 量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等特 点，能够提高航空航天器的性能和安 全性。
拉伸性能测试
压缩性能测试
通过拉伸实验测定纤维的应力-应变曲 线，评估纤维的抗拉强度、弹性模量 等力学性能指标。
在压缩状态下测定纤维的应力-应变曲 线，分析纤维的抗压强度、压缩模量 等性能指标。
弯曲性能测试
测定纤维在弯曲状态下的应力-应变行 为，评估纤维的弯曲强度、弯曲模量 等性能参数。
纤维材料的热学性能测试
将高分子聚合物溶解在溶剂中形成溶胶， 通过喷丝孔挤出，在凝固浴中凝固成丝， 再经拉伸和干燥等处理。
织造工艺
01
02
03
织前准备
包括配浆、整经、浆纱和 穿综等工序，目的是使纤 维排列整齐，便于织造。
织造过程
通过织机将纤维交织成布， 可根据不同的织物组织结 构和织物风格采用不同的 织机。
织后处理
包括退浆、漂白、染色、 印花和整理等工序，目的 是提高织物的品质和附加 值。
目 录
• 纤维材料简介 • 纤维材料的生产工艺 • 纤维材料的性能测试与表征 • 纤维材料的应用领域 • 纤维材料的未来发展与挑战
01
纤维材料简介
纤维材料的定义与分类
定义
纤维材料是由天然或人工合成的 细长、柔软、可连续的物质组成 的材料。
分类
天然纤维、人造纤维和合成纤维 。
纤维材料的特性与应用
航空航天领域
在航空航天领域中，纤维材料的应用 非常重要。由于航空航天器需要承受 极高的温度和压力，因此需要使用高 性能的纤维材料，如碳纤维、玻璃纤 维和芳纶纤维等。
VS
这些纤维材料可以用于制造飞机机身、 机翼、起落架等部件，以及航天器的 结构部件和隔热材料等。它们具有重 量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等特 点，能够提高航空航天器的性能和安 全性。
拉伸性能测试
压缩性能测试
通过拉伸实验测定纤维的应力-应变曲 线，评估纤维的抗拉强度、弹性模量 等力学性能指标。
在压缩状态下测定纤维的应力-应变曲 线，分析纤维的抗压强度、压缩模量 等性能指标。
弯曲性能测试
测定纤维在弯曲状态下的应力-应变行 为，评估纤维的弯曲强度、弯曲模量 等性能参数。
纤维材料的热学性能测试
将高分子聚合物溶解在溶剂中形成溶胶， 通过喷丝孔挤出，在凝固浴中凝固成丝， 再经拉伸和干燥等处理。
织造工艺
01
02
03
织前准备
包括配浆、整经、浆纱和 穿综等工序，目的是使纤 维排列整齐，便于织造。
织造过程
通过织机将纤维交织成布， 可根据不同的织物组织结 构和织物风格采用不同的 织机。
织后处理
包括退浆、漂白、染色、 印花和整理等工序，目的 是提高织物的品质和附加 值。
前沿讲座 ZrO2陶瓷纤维材料40页PPT
前沿讲座 ZrO2陶瓷纤维材料
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
Hale Waihona Puke 谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
Hale Waihona Puke 谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
陶瓷装饰材料(课)PPT课件
彩绘山水注壶 （清代）
南
宋
龙
泉 竹
瓷
节 弦
器
纹
小
瓶
4
传统陶瓷—日用陶瓷器皿
包括汲器、炊器、饮器、食器与盛贮器。
2019/12/23
5
传统陶瓷
建筑陶瓷 卫生陶瓷及卫浴产品
美术陶瓷
2019/12/23
6
我国建筑陶瓷源远流长，自古以来就被作为建筑物的优良 装饰材料之一。陶瓷艺术是火与土凝结艺术。金碧辉煌的 中国皇宫建筑和九龙壁(见图)，都是留芳千年的建筑陶瓷 装饰艺术。
北京故宫博物院，堪称琉璃博物馆。
2019/12/23
7
传统的陶瓷制品主要功能是制造艺术品和容器。随着建筑及装饰业发 展，陶瓷在保留原有功能的同时，越来越向建筑装饰材料领域发展。 随着人民生活水平的提高，建筑陶瓷的应用更加广泛，其品种、花色 和性能也有很大的变化。其中以陶瓷墙地砖的使用最为广泛，它以成 本低廉、施工简易、外形美观和容易清洁等特点，体现出建筑装饰设 计所追求的“实用、经济、美观”的基本原则。由于广泛地应用高科 技生产技术和先进的生产设备与工艺，使得陶瓷产品不断更新，高档 次产品的生产比例重不断加大。
钛酸钡瓷、钛酸锶瓷、金红石瓷 铁淦氧瓷、镍锌磁性瓷
电子陶瓷 有导电性、电光性
电子元器件等
金属陶瓷 高强度、高熔点、高韧性、抗 铁、镍、钴金属陶瓷，如火箭喷嘴
其他
氧化
氧化物、碳化物、硅化物瓷等
2019/12/23
15
3.陶瓷制品种类
(1) 陶质制品
陶质制品烧结程度相对较低，为多孔 结构，通常吸水率较大、强度较低、 抗冻性差、断面粗糙无光、不透明， 敲击时声粗哑，分无釉和施釉两种制 品，适用于室内使用。
陶瓷纤维3
氧化铝纤维导热率、加热收缩率和热容 都较低，氧化铝纤维成本很高，为此常把 它和普通硅酸铝纤维按不同比例混合，纤 维主要用做钢铁工业各种热处理炉、陶瓷 烧成窑、石油化工中的裂解炉、燃烧炉等 的隔热炉衬，节能效果显著。
硅酸铝纤维
硅酸铝：AlSiO3，以硬质粘土熟料为原料 ，经电阻或电弧炉熔融、喷吹成纤工艺生 产而成。 特性： ■热稳定性和抗热震性好 ■耐压强度高，韧性好 ■抗风蚀能力 Aluminia Fiber, AF ）
氧化铝纤维：以Al2O3为主要组分的陶瓷纤维；通常Al2O3>70 ％:氧化铝纤维；Al2O3<70％，其余为SiO2和少量杂质:硅 酸铝纤维。Doput公司研发。 特点 (1)耐热性好，1250 ℃空气中可保持强度的90%，CF>400 ℃ 氧化燃烧。 (2)不被熔融金属侵蚀； (3)表面活性好，不需要进行表面处理，即能与树脂和金属复 合； (4)耐化学腐蚀和抗氧化性优异，尤其高温时； (5)其CM抗压性能优异，压缩强度GFRP的三倍以上，耐疲劳 强度高，经重复交变加载后，强度不低于静强度的70％；
应用：设备的夹层填充 纤维浇注料、涂抹 料原料真空成型制品原料。 新型密封材料具有耐高温导热系数低， 容重轻，使用寿命长，抗拉强度大，弹性 好，无毒等特点，是取代石棉的新型材料 ，广泛用于冶金、电力、机械、化工的热 能设备上的保温。
陶瓷纤维
陶瓷纤维
陶瓷材料性能：耐高温、耐腐蚀、高硬度、高强。
组成：金属与非金属元素构成的非均匀固体物质。
陶瓷纤维：直径在几微米至几十微米的多晶材料或 非晶态材料，如氧化铝纤维、碳化硅、硼纤维等。
惰性气氛耐热在1260-1790℃； 随纤维细度↓其缺陷↓强度↑ 晶须：直径约1um的针状材料，长径比大，结晶完美 ，强度高，最接近理论强度，气相结晶法，工艺复 杂，成本高。
陶瓷纤维-19页精品文档
1 化学气相反应法
化学气相反应（CVR）法是以B2O3为原料,经熔纺制成B2O 3纤维,再置于较低的度和氨气中加热,使B2O3与氨气反应生成硼 氨中间化合物,再将这种晶型不稳定的纤维在张力下进一步在氨 气或氨与氮的混合气体中加热至1800℃,使之转化成BN纤维,其 强度可高达2.1GPa,模量可达345GPa。
陶瓷纤维的性质结构
陶瓷纤维的直径一般为2μm~5μm,长度 多为30mm~250mm,纤维表面呈光滑的 圆柱形,横截面通常是圆形。其结构特 点是气孔率高（一般大于90％）,而且 气孔孔径和比表面积大。由于气孔中的 空气具有良好的隔热作用,因而纤维中 气孔孔径的大小及气孔的性质（开气孔 或闭气孔）对其导热性能具有决定性的 影响。实际上,陶瓷纤维的内部组织结 构是一种由固态纤维与空气组成的混合 结构,其显微结构特点在固相和气相都 是以连续相的形式存在,因此,在这种结 构中,固态物质以纤维状形式存在,并构 成连续相骨架,而气相则连续存在于纤 维材料的骨架间隙之中。正是由于陶瓷 纤维具有这种结构,使其气孔率较高、 气孔孔径和比表面积较大,从而使陶瓷 纤维具有优良的隔热性能和较小的体积 密度。
:
装热学拉时低 ，性刺
简震稳强间热 良能而
便，定度 容 好 成
吸性
，的，
音，
大隔提
性抗
大热高
能侵
缩性了
蚀
短能纤
性
了，维
窑高交
炉温织
的收程
升缩度Leabharlann 陶瓷纤维板是采用全自动控制、连续化生产、工艺技术水平先 进的流水化生产线制成。
产品特点: 低热容量、低热导率 耐压强度高
非脆性材质，韧性好
尺寸精确，平整度好
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材 料，具有重量轻、耐高温、热稳定 性好、导热率低、比热小及耐机械 震动等优点，因而在机械、冶金、 化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等 行业都得到了广泛的应用．近几年 由于全球能源价格的不断上涨、节 能已成为中国国家战略的背景下， 比隔热砖与浇筑料等传统耐材节能 达10-30%的陶瓷纤维在中国国内得 到了更多更广的应用，发展前景十 分看好。
陶瓷材料课件-PPT
电子绝缘件
氧化锆陶瓷光学导管
陶瓷分类（3）
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
普通陶瓷（硅酸盐材料）
玻璃相的作用
玻璃相是陶瓷材料中不可缺少的组成相。
• 将分散的晶相粘结在一起； • 降低烧结温度； • 抑制晶相的晶粒长大 • 填充气孔。
二氧化硅还原法（固-气） 粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。
玻 璃 相 熔 点 低 、 热 稳 定 性 差 ， 在 封接方式包括玻璃釉封接、金属焊接封接、活化金属封接、激光焊接、固相封接等。
氧化锆固体电解质陶瓷
3SiO2+6C+2N2↔Si3N4+6CO
较低温度下开始软化，导致陶瓷在高 含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。
每个氧原子最多只有被两个[SiO4]所共有； 故工业陶瓷中玻璃相的数量要予以控制，一 般<20~40%。
温下发生蠕变，且其中常有一些金属 （二）长石的熔融特性
有的粘土则呈致密坚硬的块状。
电子绝缘件氧化锆陶瓷光学导管精选ppt10氧化物陶瓷al2o3zro2mgo等碳化物陶瓷sicb4cwc等氮化物陶瓷si3n4tinbn等新型碳化物陶瓷c3n4等硼化物陶瓷tib2zrb2等复合陶瓷3al2o32sio2莫来石等按成分分类普通陶瓷硅酸盐材料特种陶瓷人工合成材料按原料分类陶瓷分类3精选ppt11中国陶瓷技术小专题精选ppt12二陶瓷材料的结构精选ppt13陶瓷材料的结构组成陶瓷材料是多相多晶材料陶瓷结构中同时存在?晶体相晶相?玻璃相?气相各组成相的结构数量形态大小及分布决定了陶瓷的性能
陶瓷纤维
陶瓷纤维的应用
绝热保温材料 过滤材料 吸声隔音材料 增强增韧材料 新型功能性材料
绝热保温材料
过滤材料
吸声隔音材料
增强增韧材料
总结
随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对 陶瓷纤维的要求会越来越高。陶瓷纤维的研究与开发 也在逐步向多功能、高附加值方向发展。随着陶瓷纤 维需求量的增加，性能要求的提高，必然会对陶瓷纤 维的成型工艺与技术提出更高的要求。虽然近几十年 我国陶瓷纤维的制备技术得到迅猛发展，但是与国外 相比，我国陶瓷纤维行业总体上仍处于生产技术参差 不齐、装备落后、耗能大、成本高、规模小、产品质 量低的阶段。由于自动化程度低，导致产品稳定性差、 生产效率低，生产能力差、原材料损耗大，生产成本 高。生产周期长、机械加工制作过程中产生的粉尘多， 工作环境差。如何扭转这种局面，将成为我国陶瓷纤 维行业面临的一个首要问题。
参考文献
[1]康永，侯晓辉，罗红.陶瓷纤维的制备技术进展及应用[J].江苏陶瓷,2011,44(2):6-7 [2]邢声远.陶瓷纤维性能及其产开发[J]. 中国陶瓷工业,2013,20(1)25-28 [3]崔之开.陶瓷纤维.北京：化学工业出版社，2004 [4] 葛海桥.耐火陶瓷纤维发展综述.冶金管理，2002(1)：7- 9 [5] L.G.Sneddon，M.G.L.Mirabelli，A.T.Lynch，et al．Polymeric pre－cursors to boron based ceramics [J]．Pure and Applied Chem－istry，1991(63)：407-410. [6] 翟学良，胡亚伟，刘伟华.合成陶瓷纤维材料的制备工艺及发展趋势.无机盐工业，2006(5)：7- 10 [7]孙妍. 静电纺丝法制备陶瓷纤维及其表征[D].大连：大连理工大学，2008 [8] 包定华,张良莹,姚熹.溶胶凝胶工艺制备功能陶瓷纤维[J]. 功能材料，1997,28,（6）:566-569 [9] 楚增勇，王军，宋永才等.连续陶瓷纤维制备技术的研究进展[J].高科技纤维与应用，2004(2)：39～ 45 [10] 楚增勇，冯春祥，宋永才等.先驱体转化法连续SiC纤维国内外研究与开发现状[J].无机材料学报， 2002，l7(2)：193~201 [11] 黄新松,李文钦. 耐高温陶瓷透波纤维研究进展[J] . EMC材料应用. 2010 , 2 : 53-56 [12] S.Kamimura．Development of silicon nitride fiber from Si-con－taining polymer by radiation curing and its application[J]．Ra－diation Physics and Chemistry，1999(6)：575-581 [13] 薛友祥,李拯,王耀明.陶瓷纤维复合微滤膜制备工艺及性能表征[J]硝酸盐通报.2004,3:10-13 [14] 米春虎,姜勇刚,石多奇等.陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶复合材料力学性能试验[J] 复合材料学 报.2014,3(31):635-643 [15] 邢声远.陶瓷纤维性能及其产开发[J].纤维技术.2005,5:64 [16] 朱俊.关注陶瓷纤维的发展和未来[J].上海材建.2011,1:24-维合成料中加入3%～6%三氧化 二铬，以抑制非结晶纤维受热条件下出现的析 晶变化，故又称铬稳定化纤维。纤维使用温度 1200℃。
陶瓷基复合材料PPT课件
定的成果。
面临的挑战
高成本
陶瓷基复合材料的制备工 艺复杂，导致其成本较高， 限制了大规模应用。
性能稳定性
陶瓷基复合材料在复杂环 境下性能稳定性不足，易 受温度、湿度等外部因素 影响。
生产效率
目前陶瓷基复合材料的生 产效率相对较低，影响了 其推广和应用。
未来展望
降低成本
通过技术创新和规模化生产，降低陶瓷基复合材 料的成本，提高其市场竞争力。
制备工艺的优化
熔融浸渗法
压力辅助成型法
通过优化熔融浸渗工艺参数，如温度、 压力和时间，提高陶瓷基复合材料的 致密化程度和力学性能。
通过调整压力辅助成型的压力、温度 和时间等参数，提高复合材料的密度 和力学性能。
化学气相沉积法
优化化学气相沉积工艺参数，如反应 温度、气体流量和沉积时间，以获得 均匀、致密的陶瓷基复合材料。
04
陶瓷基复合材料的性能优化
增强相的选择与优化
增强相种类
选择合适的增强相是提高陶瓷基 复合材料性能的关键，常用的增 强相包括碳纤维、玻璃纤维、晶
须等。
增强相分散与分布
优化增强相在基体中的分散和分布， 确保其均匀分布，以提高复合材料 的整体性能。
增强相表面处理
通过表面处理技术改善增强相与基 体之间的界面结合力，提高复合材 料的力学性能。
陶瓷基复合材料的性能优化主要通过 添加增强相、调整基体组成和工艺参 数实现。
陶瓷基复合材料在高温、高强度、抗 氧化等极端环境下的应用前景广阔， 但需要解决其可靠性、寿命和成本等 问题。
对未来研究的建议
01
02
03
04
深入研究陶瓷基复合材料的微 观结构和性能之间的关系，为 材料设计和优化提供理论支持
面临的挑战
高成本
陶瓷基复合材料的制备工 艺复杂，导致其成本较高， 限制了大规模应用。
性能稳定性
陶瓷基复合材料在复杂环 境下性能稳定性不足，易 受温度、湿度等外部因素 影响。
生产效率
目前陶瓷基复合材料的生 产效率相对较低，影响了 其推广和应用。
未来展望
降低成本
通过技术创新和规模化生产，降低陶瓷基复合材 料的成本，提高其市场竞争力。
制备工艺的优化
熔融浸渗法
压力辅助成型法
通过优化熔融浸渗工艺参数，如温度、 压力和时间，提高陶瓷基复合材料的 致密化程度和力学性能。
通过调整压力辅助成型的压力、温度 和时间等参数，提高复合材料的密度 和力学性能。
化学气相沉积法
优化化学气相沉积工艺参数，如反应 温度、气体流量和沉积时间，以获得 均匀、致密的陶瓷基复合材料。
04
陶瓷基复合材料的性能优化
增强相的选择与优化
增强相种类
选择合适的增强相是提高陶瓷基 复合材料性能的关键，常用的增 强相包括碳纤维、玻璃纤维、晶
须等。
增强相分散与分布
优化增强相在基体中的分散和分布， 确保其均匀分布，以提高复合材料 的整体性能。
增强相表面处理
通过表面处理技术改善增强相与基 体之间的界面结合力，提高复合材 料的力学性能。
陶瓷基复合材料的性能优化主要通过 添加增强相、调整基体组成和工艺参 数实现。
陶瓷基复合材料在高温、高强度、抗 氧化等极端环境下的应用前景广阔， 但需要解决其可靠性、寿命和成本等 问题。
对未来研究的建议
01
02
03
04
深入研究陶瓷基复合材料的微 观结构和性能之间的关系，为 材料设计和优化提供理论支持
ZrO2陶瓷纤维材料 ppt课件
尺寸较大的材料实际强度比理论强度低 得更多，约为E/100 – E1000
ppt课件
3
ZrO2陶瓷纤维报告内容
一、 ZrO2陶瓷纤维项目来源 二、 ZrO2纤维的主要用途 三、 ZrO2纤维的性能特征 四、 ZrO2纤维的市场预测 五、ZrO2纤维的制备技术 六、ZrO2纤维棉的生产可行性分析与成本估算
ppt课件
4
一、 ZrO2陶瓷纤维项目来源
ZrO2陶瓷纤维项目来源于两项国家资助的课 题研究成果： 1、军工配套项目 高性能连续ZrO2陶瓷纤维的研制
2、“863”计划先进材料领域课题 高性能连续ZrO2陶瓷纤维及其增强的磷酸
盐基宽带透波复合材料的研制
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二、ZrO2陶瓷纤维材料的 主要用途
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ZrO2纤维的性能特点
ZrO2纤维秉承了ZrO2本身的优良性能，因此，
（1）氧化锆纤维具有比氧化铝等纤维更高 的使用温度，作为隔热材料可在超过1600C 的高温环境下长期使用，最高使用温度达 2200℃。
（2）因氧化锆的导热系数在所有金属氧化 物中为最小，高温蒸气压在所有金属氧化物 中为最低，氧化锆纤维与其它纤维相比具有 更好的绝热或隔热性能，并且在高温使用时 不易挥发、无污染的良好性能。
三种晶型的晶胞参数：
晶型 温度/oC a/ Å b/ Å c1393 立方 2400
5.14 5.12 5.09
5.21
5.31 5.25
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99o18′ P21/c P42/nmc Fm3m
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立方相氧化锆
加入足量稳定剂可在室温下获得c-ZrO2单相材料，即 全稳定氧化锆（fully stabilized zirconia，FSZ）。
结构陶瓷纤维补强.
周洋 袁广江 徐荣九 杜林虎 李宏泉 陈大明，2001 (北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室)
三种体系的陶瓷基复合材料
从发展趋势上看，非氧化物/ 非氧化物陶瓷基 复合材料中，SiC/ SiCf 、Si3N4/ SiCf 仍是研 究的重点，有望在1600 ℃以下使用； 氧化物/非氧化物陶瓷基复合材料由于氧化物 基体的氧渗透率过高，在高温长时间的应用条 件下几乎没有任何潜在的可能； 能满足1600 ℃以上高强和高抗蠕变要求的复 合材料，最大的可能将是氧化物/氧化物陶瓷 基复合材料。
发动机热端陶瓷材料
近20 年来，世界各工业发达国家对于发动机研制目标 是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更 高，从而提高发动机涡轮进口温度，达到节能、减重、 提高推重比和延长寿命的目的。 法国将SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣 以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动 机的喷管内调节片。 美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气 喷管。 杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达 2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等。
连续纤维增强陶瓷基复合材料
与其它增韧方式相比，连续纤维增强陶瓷基复合材料 (CFCC) 具有较高的韧性，当受外力冲击时，能够产 生非失效性破坏形式，可靠性高，是提高陶瓷材料性 能最有效的方法之一。 CFCC 的研究始于1973 年S.R. Levitt 制成的高强度 碳纤维增强玻璃基复合材料 。 70 年代中期，日本碳公司(Nippon Carbon Co. ) 高 性能SiC 连续纤维-Nicalon的研制成功，使制造纯陶 瓷质CFCC 成为可能。 80 年代中期， E.Fitzer等用化学气相沉积法制备出高 性能的Nicalon 纤维增强SiC 基陶瓷复合材料，有力 地推动了CFCC 的发展。
ZrO2陶瓷纤维材料 ppt课件
1、宇航工业 航天飞机（器）用绝热与结构增强材料
超高温表面绝热材料 特殊防热结构绝热材料 再入飞行器超高温复合材料 前锥体及翼前缘超高 温绝热、烧蚀与结构材料 防热砖用增强材料 导弹、火箭发动机喷管喉部、内衬用高温稳定材料 通讯卫星高能电池用隔膜、支撑体及隔热材料 空间熔炼炉、原子用超高温隔热材料
c-ZrO2单晶是一种高硬度的装饰宝石，c-ZrO2陶瓷 是一种P-型半导体，具有优良的离子传导性，被广泛 用作氧探测器、高温发热元件和其他功能材料。
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四方相氧化锆
将稳定剂的含量适当减少，使t-ZrO2全部 亚稳到室温，得到四方相多晶氧化锆 (tetragonal zirconia polycrystals，TZP)。 TZP力学性能优良，强度高、韧性和耐磨性好， 并具有低的导热系数和良好的抗热震性，有 “陶瓷钢”之美称。下图是氧化锆陶瓷的各 种制品：
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• ZrO2 连续纤维照片
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六、ZrO2纤维棉的生产 可行性分析与成本估算
ZrO2纤维棉的制备工艺已相当成 熟，各步骤中最佳的工艺条件已摸清， 可批量生产。
ZrO2连续纤维制备的可行性问题 和关键性技术已解决，但还需进一步 完善某些技术环节。
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ZrO2纤维棉生产所需要的条件
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ZrO2纤维的性能特点
（3）氧化锆纤维的化学稳定性也非常好，高 温下耐酸碱腐蚀的能力大大强于多晶氧化 铝纤维、硅酸铝纤维和石英纤维等。
（4）氧化锆纤维的力学和抗热震性能也非常 优异，单丝抗拉伸强度高，且具有相变自 增韧功能。
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四、ZrO2纤维的市场预测
材料的合成与制备PPT课件
Al2O3， Si3N4 GaP、 GaAs GaAsP
SnO2,In2O3
(Pb，La)(Zr， Ti)O3
玻璃纤维
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7.1.1 固体反应与制陶过程
1．固体反应一般原理 固体原料混合物以固体形式直接反应过程是制备多晶固体（即粉末） 最为广泛应用的方法。固体混合物在室温下经历一段时间，并没有可觉察 的反应发生。为使反应以显著速度发生，通常必须将它们加热至甚高温度， 一般在1000 ~ 1500℃。这表明热力学和动力学两种因素在固体反应中都极 为重要：热力学通过考察一个特定反应的自由能来判断该反应能否发生， 动力学因素则决定反应进行的速率。 下面我们以1：1摩尔比的MgO和Al2O3的混合物反应生成尖晶石为例来 讨论固体反应过程的影响因素。
过程分析
MgO和Al2O3两种晶体反应是相互紧密接触，共享一个
公用面，即产物先在界面生成，存在尖晶石晶核的生长困难，还有产物随
之进行扩散的困难。图7.1给出氧化镁和氧化铝反应生成尖晶石过程的示
意图。由图7.1(a)可见，当MgO和Al2O3两种晶体加热后，在接触面上局部 生成一层MgAl2O4。反应的第一阶段是生成MgAl2O4晶核，晶核的生成是 比较困难的，这是因为：首先，反应物和产物的结构有明显的差异，其次
1．共沉淀法 设计所要合成的固体的成分，以其可溶性盐配成确定比例的溶 液，选择合适的沉淀剂，共沉淀得到固体。有时共沉淀颗粒细小， 混合均一化程度更高。我们仍以合成ZnFe2O4尖晶石为例，可采取 锌和铁的草酸盐为反应物，以1：1的锌和铁盐配成水溶液，沉淀为 草酸盐，加热、除去水分，得到固体细粉。将沉淀焙烧，得到均一 化很高的产物。反应温度可以加的很高。
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（ a）
SnO2,In2O3
(Pb，La)(Zr， Ti)O3
玻璃纤维
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7.1.1 固体反应与制陶过程
1．固体反应一般原理 固体原料混合物以固体形式直接反应过程是制备多晶固体（即粉末） 最为广泛应用的方法。固体混合物在室温下经历一段时间，并没有可觉察 的反应发生。为使反应以显著速度发生，通常必须将它们加热至甚高温度， 一般在1000 ~ 1500℃。这表明热力学和动力学两种因素在固体反应中都极 为重要：热力学通过考察一个特定反应的自由能来判断该反应能否发生， 动力学因素则决定反应进行的速率。 下面我们以1：1摩尔比的MgO和Al2O3的混合物反应生成尖晶石为例来 讨论固体反应过程的影响因素。
过程分析
MgO和Al2O3两种晶体反应是相互紧密接触，共享一个
公用面，即产物先在界面生成，存在尖晶石晶核的生长困难，还有产物随
之进行扩散的困难。图7.1给出氧化镁和氧化铝反应生成尖晶石过程的示
意图。由图7.1(a)可见，当MgO和Al2O3两种晶体加热后，在接触面上局部 生成一层MgAl2O4。反应的第一阶段是生成MgAl2O4晶核，晶核的生成是 比较困难的，这是因为：首先，反应物和产物的结构有明显的差异，其次
1．共沉淀法 设计所要合成的固体的成分，以其可溶性盐配成确定比例的溶 液，选择合适的沉淀剂，共沉淀得到固体。有时共沉淀颗粒细小， 混合均一化程度更高。我们仍以合成ZnFe2O4尖晶石为例，可采取 锌和铁的草酸盐为反应物，以1：1的锌和铁盐配成水溶液，沉淀为 草酸盐，加热、除去水分，得到固体细粉。将沉淀焙烧，得到均一 化很高的产物。反应温度可以加的很高。
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（ a）
陶瓷纤维
压电性的陶瓷纤维
压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力 的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时 在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场， 这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质 的变形随之消失。
4.6 高温超导材料 纳米磁性涂层陶瓷纤维表面的磁性涂层具有纳米 结构，具有优良的电、磁性能。该纤维还具有柔 软性能好以及可进行二维、三维编织等特点，是 优良的功能和结构纤维，在制备耐高温、异型微 传感器、磁电测量器件、磁光器件、智能高性能 混凝土、防电磁干扰高性能混凝土和智能、防电 磁干扰复合材料以及结构吸波材料等方面具有巨 大的应用价值。
国内陶瓷纤维从20世纪70年代开始生产使用，由 于技术简单落后，产品主要适用的温度范围都在 1000℃以下。 20世纪90年代，产生了含锆纤维和多晶氧化铝纤 维，这类陶瓷纤维虽然使用温度提高到l 000~1 400 ℃ ，但是使用范围不广，制约了这类陶瓷纤 维的发展。 进入21世纪，国内陶瓷纤维技术发展迅速。国内 压缩了普通硅酸铝纤维产品的生产，扩大了高纯 硅酸铝纤维等新型纤维的生产。这一阶段陶瓷纤 维多应用于纺织领域和复合材料开发领域。
≥44 ≥96
52～55
≥45
≥45
38～40 15～17
≥99
≥97
≥99
-
AL2O3+ Si O 2+ Zr2 (%)
-
-
-
-
≥99
Fe2O3(%) K2 O +Na 2 O (%)
≤1.2 ≤0.5
≤0.2 ≤0.2
≤1.0 ≤0.5
≤0.2 ≤0.2
≤0.2 ≤0.2
包装形式
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制品
纺织制品
以散状纤维为骨料与黏 陶瓷纤维可塑料、浇注 结剂、添加剂配制成的 料、捣打料、喷涂料及 多孔不定行纤维制品 涂抹料
由晶质纤维与非晶质纤 各种混配（纺）纤维制 维按一定比例配制成的 品 多孔定型陶瓷纤维制品
3.陶瓷纤维的性质及应用
陶瓷纤维的品质取决于其性质，它是评价陶瓷纤维的质量 标准，也是选择陶瓷纤维的依据。
陶瓷纤维
1.陶瓷纤维概述
❖ 陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量 轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐 机械震动等优点。。目前陶瓷纤维材料已在冶金、 机械、石油、化工、电子、船舶、交通运输及轻工 业等工业部门得到广泛应用，并用于宇航及原子等 尖端科学技术。世界主要工业发达国家都竞相发展 陶瓷纤维工业，目前世界陶瓷纤维年总产量已突破 30万吨。
80%Al2O3多 晶氧化铝纤 1600
维
多晶氧化锆 纤维
1600
使用温度 /℃
Al2O3含量 主晶相
≤1400
72-74
莫来石
≤ 1500 80
≤ 1500 95
1600
98
莫来石，少量
δ- Al2O3
Θ- Al2O3
δ- Al2O3
Θ- Al2O3 少量α- Al2O3
六方晶体、四 方晶体
生产方 法
4.2陶瓷纤维的发展趋势
➢产品品种： 进入20世纪90年代，一些大的陶瓷 纤维生产企业为增强企业竞争力以及企业的抗风 险能力，进行了较大动作的改革，纷纷开发出了 性能更高、纯度更高、更易制备的陶瓷纤维。如 ：杜邦公司生产的多晶氧化铝连续纤维、PRD-
166 Al2O3、ZrO2的混晶连续纤维。美国3M公司也
开发了牌号为Nextel610、Nextel440、 Nextel550、Nextel312等多种长丝连续纤维，并 且具有非常好的柔韧弹性和极高的抗拉强度，可 在1300℃以上长期使用。
➢陶瓷纤维工艺技术：提高陶瓷纤维生产原料纯 度，发展大生产能力纤维工艺技术，是陶瓷纤维 技术发展的一个重要特征。
“电阻法喷吹成纤、干法针刺制毯”与“电阻 法甩丝成纤、干法针刺制毯”仍是国际上纤 维生产的两种典型工艺技术。由于陶瓷纤维 应用范围的广大，要求陶瓷纤维产品的功能 性方向发展，以满足特定应用领域内所需的 专用功能性产品。
目前，陶瓷纤维应用的显著经济效益及应用 范围日益扩大。使陶瓷纤维的产量在主要工 业发达国家继续保持持续增长的发展势头， 其中尤以玻璃态硅酸铝纤维发展最快。随着 陶瓷纤维的应用范围扩大，陶瓷纤维制品的 生产结构也发生了改变。
陶瓷纤维新品种的开发和生产，推进了陶瓷 纤维应用技术和施工方法的发展。出现了各 种预制模块纤维炉衬、纤维浇注料炉衬、纤 维喷涂炉衬等各种新型炉衬结构及相应的施 工方法。
晶质氧化铝连续纤维的开发 复合材料生产用新型纤维增强体的开发 纳米结构晶质氧化铝连续纤维的开发
主要应用
陶瓷磨料砂带
❖ 1、各种隔热工业窑炉的炉门密封、炉口幕帘。
❖ 2、高温烟道、风管的衬套、膨胀的接头。
❖ 4、高温环境下的防护衣、手套、头套、头盔、靴 等。
❖ 5、汽车发动机的隔热罩、重油发动机排气管的包 裹、高速赛车的复合制动摩擦衬垫。
❖ 6、输送高温液体、气体的泵、压缩机和阀门用的 密封填料、垫片。
❖ 陶瓷纤维按其矿物组分分为：玻璃态纤维、 多晶纤维
玻璃态纤维的生产采用“电阻法喷吹（或甩丝） 成纤、干法针刺制毯”工艺
多晶纤维的生产采用“胶体法喷吹（或甩丝）
成纤、高温热处理工艺”
陶
瓷
纤
维
异
型
制
陶瓷纤维垫片
品
2陶瓷纤维的分类
陶瓷纤维发展非常迅速，种类繁多，可以 从不同的角度进行分类。 2.1按微观结构分类（最常用方法）
非晶质（玻璃态）纤维、结晶质纤维 2.1.1非晶质（玻璃态）纤维
非晶质（玻璃态）物质，是物质由熔融的液 态在骤冷条件下形成的一种无定形固态。
2.2.2晶质纤维
晶质纤维按其化学组成和主晶相的不同可以分 为不同类型的晶质纤维。
晶质纤维分类
品名
分类温 度/℃
多晶莫来石 纤维
1600
80% Al2O3多 晶氧化铝纤 1600 维
4陶瓷纤维的发展现状及发展趋势
4.1陶瓷纤维的发展现状
陶瓷纤维最早出现于1941年，美国巴布考克.维 尔考克斯公司用于天然高岭土经电弧熔融后喷吹 成纤维。20世纪40年代后期，美国两家公司生产 硅酸铝系列纤维，并首次将其用于航空工业。20 世纪50年代陶瓷纤维投入工业化生产，60年代研 制出多种制品，并用于工业窑炉壁衬。1973年， 出现能源危机后，陶瓷纤维在世界范围内得到了 迅速发展。
➢陶瓷纤维的发展趋势：目前，国内外的专 业研究机构对“熔融法”生产的非晶质纤维 的研究已不再投入过多的精力，其发展主要 由各陶瓷纤维企业技术人员，对已定型的生 产工艺、工艺装备进行改进、完善；对在开 拓陶瓷纤维新应用领域需求功能性铲平、技 术应用进行专题性的研究。
❖ 陶瓷纤维的大规模探索性研究主要集中在以 下方面：
胶体法 制胶， 喷吹 （纺丝 或甩丝） 成纤、 高温煅 烧生成 晶质纤 维
陶瓷纤维按形态分类
类别
特征
举例
散状陶瓷纤维
多孔、富有弹性、松散 各类散状陶瓷纤维棉 状隔热填充料
定性陶瓷纤维 不定性陶瓷纤维 混配（纺）陶瓷纤维
由散状纤维加工而成的 陶瓷纤维毯、毡、板、
多孔定行陶瓷纤维二次 纸、模块、异形制品、
陶瓷纤维毛巾
❖ 7、高温电器绝缘。
❖ 8、防火门、防火帘、灭火毯、 接火花用垫子和隔热覆盖等防 火缝制品。
❖ 9、航天、航空工业用的隔热、 保温材料、制动摩擦衬垫。
❖ 10、深冷设备、容器、管道的 隔热、包裹。
❖ 11、高档写字楼中的档案库、 金库、保险柜等重要场所的绝 热、防火隔层，消防自动防火 帘
性质品类
性质举例
化学矿物组成 化学组成即化学成分，矿物组成是陶瓷纤维中含有的矿相
结构性质 热学性质
气孔率、憎水性、体积密度、真密度、透气度 热导率（导热系数）、比热容、黑度
力学性质 使用性质
烘干耐压轻度、烧后耐压强度、烘干抗折强度、烧后抗折 强度、高温蠕变性、抗拉强度
耐热性和加热线收缩变化、抗热震性、抗风蚀性能、回弹 性、化学稳定性、隔音性能、电气性能、纤维直径（细 度）、可塑性、结合性