陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景
陶瓷基复合材料的发展前景
陶瓷基复合材料的发展前景
陶瓷基复合材料是一类具有优异性能和广泛应用前景的新型材料，其在现代工
业制造、航空航天、能源领域等方面都有着重要的应用价值。
随着科技的发展和人们对材料性能要求的不断提高，陶瓷基复合材料的研究和应用也得到了越来越多的关注。
首先，陶瓷基复合材料具有优异的高温性能。
由于陶瓷本身具有高熔点、高硬
度等特点，结合其他材料形成复合材料后往往能够保持良好的高温稳定性，在高温、强腐蚀等恶劣环境下仍能表现出色。
这使得陶瓷基复合材料在航空航天领域的火箭发动机、航空发动机等高温部件中得到广泛应用，有望在未来更多高温环境下的工程中发挥作用。
其次，陶瓷基复合材料具有优异的机械性能。
复合材料由多种材料组合而成，
能够充分发挥各种材料的优点，从而综合提高材料的强度、韧性等机械性能。
在一些对材料强度要求较高的领域，如汽车制造、船舶制造等，陶瓷基复合材料都有望替代传统金属材料，实现轻量化、高强度的设计要求。
另外，陶瓷基复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
陶瓷本身常常具有较好的抗腐
蚀性能，结合其他材料形成复合材料后往往能够进一步提高其耐腐蚀性能。
在化工、海洋等恶劣环境下，陶瓷基复合材料能够保持长时间的稳定性，有望成为替代传统材料的选择。
总的来说，陶瓷基复合材料在高温性能、机械性能、耐腐蚀性能等方面都具有
显著的优势，有望在未来的科技发展中得到更广泛的应用。
随着科研力量的投入和技术的不断提升，陶瓷基复合材料的发展前景仍然十分广阔，相信未来定会有更多令人惊艳的应用出现。
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。
陶瓷基复合材料项目经济效益和社会效益分析
陶瓷基复合材料项目经济效益和社会效益分析陶瓷基复合材料是一种应用广泛的材料，它是将陶瓷与其他材料进行组合制备而成的复合材料。
陶瓷基复合材料在多个行业中得到了广泛的应用，如航空航天、汽车制造、电子设备等。
本文将对陶瓷基复合材料项目的经济效益和社会效益进行分析。
一、经济效益1.降低生产成本：陶瓷基复合材料具有优良的物理性能和化学性能，能够替代传统材料，并且在生产过程中具有较低的成本。
采用陶瓷基复合材料可以有效降低生产成本，提高企业的竞争力。
2.提高产品质量：陶瓷基复合材料具有高强度、高硬度、低摩擦系数、良好的耐磨性和耐高温性等特点，能够提高产品的质量和性能。
应用陶瓷基复合材料可以生产出更加耐磨、耐腐蚀、抗疲劳的产品，提高用户的满意度。
3.扩大市场份额：随着科学技术的不断进步和工业的快速发展，对材料性能的要求越来越高。
陶瓷基复合材料具有优良的特性，在多个行业中得到了广泛的应用。
企业采用陶瓷基复合材料能够生产出具有竞争力的产品，扩大市场份额，提高市场竞争力。
4.带动产业发展：陶瓷基复合材料在材料行业中具有重要的地位，其应用涉及到多个产业链环节。
企业采用陶瓷基复合材料会带动相关产业的发展，促进相关产业链的形成，推动整个产业的升级和发展。
二、社会效益1.节约能源资源：陶瓷基复合材料具有优良的耐磨性和耐高温性，能够替代传统材料，延长使用寿命，减少能源资源的消耗。
应用陶瓷基复合材料可以节约能源资源，减少能源资源的浪费。
2.减少环境污染：陶瓷基复合材料具有优良的化学性能和物理性能，不易被腐蚀和污染。
采用陶瓷基复合材料可以减少对环境的污染，改善生态环境质量。
3.推动科学技术发展：陶瓷基复合材料是一种新型材料，具有多种先进的性能和特点。
推动陶瓷基复合材料的研发和应用，可以推动科学技术的进步和发展，提高我国在材料科学领域的技术水平和竞争力。
4.促进人才培养：陶瓷基复合材料项目的开展需要相关的科研、制造、管理等人才。
推动陶瓷基复合材料项目的发展，可以促进人才的培养和引进，提高相关行业的人才素质，为社会提供更多的就业机会。
陶瓷基复合材料综述报告
陶瓷基复合材料综述报告陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料，具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
迄今，陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。
有些发达国家已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得了不错的使用效果[1]。
一、陶瓷基复合材料增强体用于复合材料的增强体品种很多，根据复合材料的性能要求，主要分为以下几种[2-4] :1.1纤维类增强体纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。
连续长纤维的连续长度均超过数百。
纤维性能有方向性，一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。
1.2颗粒类增强体颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。
耐热、耐磨。
耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒，主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。
细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。
主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体，后者主要有热塑性树脂粉末1.3晶须类增强体晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为0.2~1微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强度和模量。
1.4金属丝用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强，但前者比较多见。
1.5片状物增强体用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。
将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。
二、陶瓷基的界面及强韧化理论陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
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]。
陶瓷基复合材料介绍
陶瓷基复合材料介绍一、材料定义与特性陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites，简称CMC）是一种以陶瓷为基体，复合增强体材料的高性能复合材料。
它具有高强度、高硬度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工等领域。
二、基体与增强体材料陶瓷基体的主要类型包括氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等，它们具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特性。
增强体材料主要包括纤维、晶须、颗粒等，它们可以显著提高陶瓷基体的强度和韧性。
三、制备工艺与技术陶瓷基复合材料的制备工艺主要包括：热压烧结法、液相浸渍法、化学气相沉积法、粉末冶金法等。
其中，热压烧结法和液相浸渍法是最常用的制备工艺。
四、增强纤维与基体的界面增强纤维与基体的界面是影响陶瓷基复合材料性能的关键因素之一。
为了提高材料的性能，需要优化纤维与基体的界面特性，包括润湿性、粘结性、化学稳定性等。
五、材料的应用领域陶瓷基复合材料具有广泛的应用领域，主要包括：航空航天领域的发动机部件、机载设备；能源领域的燃气轮机叶片、核反应堆部件；汽车领域的刹车片、发动机部件；化工领域的耐腐蚀设备、管道等。
六、发展现状与趋势随着科技的不断进步，陶瓷基复合材料的研究和应用不断深入。
目前，国内外研究者正在致力于开发低成本、高性能的陶瓷基复合材料，并探索其在更多领域的应用。
同时，研究者还在研究如何更好地控制材料的微观结构和性能，以提高材料的综合性能。
七、挑战与机遇尽管陶瓷基复合材料具有许多优异的性能，但它们的制备工艺复杂、成本高，且存在易脆性等挑战。
然而，随着科技的不断进步和新材料的发展，陶瓷基复合材料的成本逐渐降低，应用领域也在不断扩大。
同时，随着环保意识的提高和能源需求的增加，陶瓷基复合材料在能源和环保领域的应用前景广阔。
因此，陶瓷基复合材料在未来仍具有巨大的发展潜力。
2023年陶瓷基复合材料行业市场环境分析
2023年陶瓷基复合材料行业市场环境分析陶瓷基复合材料指的是将陶瓷与其他材料组合而成的复合材料，具有低比重、高硬度、高耐磨、高强度、高温性、高耐腐蚀和极好的耐热稳定性等特点。
这使得陶瓷基复合材料在汽车、航空航天、机械、电子、光电、化工等领域的应用日益广泛。
一、行业概况陶瓷基复合材料行业是一个新兴的高科技产业，具有现代制造业的特点，是传统陶瓷工业向高端领域的延伸与升级。
目前国内陶瓷基复合材料产品的品种和技术水平都还比较低，但是市场前景巨大。
二、市场环境分析1.需求环境随着科技的发展和社会的进步，人们对材料的性能要求也越来越高，传统材料已经无法满足市场需求。
陶瓷基复合材料以其优异的性能逐渐受到人们的关注，特别是在新能源汽车、航空航天等领域中有着广泛的应用前景。
2.政策环境政府对于陶瓷基复合材料的支持力度也在不断加大，为产业发展创造了良好的政策环境。
例如，国家体育总局、国家自然科学基金委员会等机构将大力支持陶瓷基复合材料的应用和研究。
3.市场竞争环境目前国内的陶瓷基复合材料产业处于初级阶段，市场竞争主要集中在产品品质、技术创新和市场开发等方面。
与此同时，国外企业也在中国市场展开了激烈的竞争。
三、市场前景1.市场规模随着国内外对陶瓷基复合材料需求的不断增加，未来市场规模将会逐年扩大。
预计到2025年，国内陶瓷基复合材料市场规模将超过500亿元。
2.应用领域陶瓷基复合材料拥有诸多优异的性能，可用于制造高温、高压、高速、高精度、高可靠性产品，如新能源汽车、航空航天、机械等领域。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于制造电子器件、照明器具、热水器壳体等产品。
3.技术创新未来，陶瓷基复合材料行业将加强技术创新和产品研发，提高产品质量和稳定性。
同时，陶瓷基复合材料行业还将与其他相关行业进行技术交流和合作，共同推动企业的发展和创新。
总之，陶瓷基复合材料行业具有广阔的市场前景和发展空间，企业应积极加强技术创新和产品研发，以满足不同行业的需求，持续推动产业的发展和进步。
陶瓷基复合材料及其应用
界面相设计
优化界面相的组成和结构，提高 陶瓷基复合材料的力学性能和热 稳定性。
发展历程
起步阶段
20世纪50年代，陶瓷基复合材料开始研究和发 展。
突破阶段
20世纪70年代，随着碳纤维的发展，陶瓷基复 合材料在力学性能方面取得了重大突破。
应用阶段
20世纪80年代以后，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车等领域得到广泛应用。
陶瓷基复合材料及其 应用
• 陶瓷基复合材料简介 • 陶瓷基复合材料的种类 • 陶瓷基复合材料的应用领域 • 陶瓷基复合材料的挑战与前景 • 案例分析
目录
01
陶瓷基复合材料简介
定义与特性
定义
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体，与 各种增强材料复合而成的一种力学性 能优异、具有特殊功能的新型复合材 料。
02
陶瓷基复合材料的种类
氧化铝基复合材料
总结词
氧化铝基复合材料是以氧化铝为基体 ，与其他陶瓷或金属材料复合而成的 一种高性能复合材料。
详细描述
氧化铝基复合材料具有高强度、高硬 度、耐磨、耐高温和抗氧化等优异性 能，广泛应用于航空航天、汽车、能 源和化工等领域。
碳化硅基复合材料
总结词
碳化硅基复合材料是以碳化硅为基体，与其他陶瓷或金属材料复合而成的一种 高性能复合材料。
其他陶瓷基复合材料
总结词
除了上述几种常见的陶瓷基复合材料外，还有许多其他种类的陶瓷基复合材料， 如氮化硼基复合材料、碳化钛基复合材料等。
详细描述
这些陶瓷基复合材料也具有优异的力学性能和化学稳定性，在各种领域都有广泛 的应用前景。
03
陶瓷基复合材料的应用领域
航空航天
航空发动机部件
陶航空发动机的燃烧室、涡轮叶片等 关键部件。
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目前，陶瓷基复合材料的研究主要集中在以下几个方面：1.多相复合材料的设计与制备：陶瓷基复合材料通常由陶瓷基质和强化相组成，通过调控两者之间的相互作用，可以实现材料性能的优化。
目前，研究者们通过改变不同相的比例、尺寸和形态，以及引入适量的界面相来实现复合材料的设计。
此外，也有学者通过设计多层结构、梯度结构和纳米结构等方法来增加材料的界面面积和界面结合强度，从而提高材料的力学性能和耐磨性能。
2.陶瓷基复合材料的性能改善：陶瓷基复合材料的一个主要目标是提高其力学性能和耐磨性能。
为此，研究者在陶瓷基复合材料中引入了各种强化相，如碳化硅、碳化硼、氮化硅等，以提高材料的硬度和强度。
此外，还有学者通过控制复合材料的纤维方向、制备多孔材料等方法，来改善材料的韧性和抗撞击性能。
同时，还有部分研究者在陶瓷基复合材料中引入纳米颗粒、纳米管道和纳米纤维等，以提高材料的导电性、导热性和光学性能。
3.陶瓷基复合材料的制备技术：陶瓷基复合材料的制备通常包括两个步骤，即原料的混合和制备过程的选择。
在混合过程中，常用的方法包括干法混合、湿法混合和机械合金化等。
而在制备过程的选择上，常用的方法包括烧结、热压、热等静压、溶胶凝胶法、化学气相沉积等。
在制备技术方面，人们的研究重点主要集中在提高材料的致密性、结晶度和尺寸的控制等方面。
陶瓷基复合材料在各个领域中都有广泛的应用前景。
例如，在航空航天领域，陶瓷基复合材料可以用于制造高温结构件、涡轮叶片和发动机喷嘴等部件，以提高其耐高温和高应力环境下的性能。
在电子设备领域，陶瓷基复合材料可以用于制造封装材料、电阻器和散热器等器件，以提高其耐高温和导热性能。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料可以用于制造发动机和刹车系统等重要零部件，以提高其耐磨和耐蚀性能。
综上所述，陶瓷基复合材料是一种性能优异、应用前景广阔的材料。
通过不断地改进材料的设计和制备技术，陶瓷基复合材料有望在各个领域中得到更广泛的应用。
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。
陶瓷基复合材料简介
3、陶瓷基复合材料的增强体
（3）颗粒： 从几何尺寸上看，颗粒在各个方向上的长度是大致
相同的，一般为几个微米。颗粒的增韧效果不如纤维和 晶须，但如果颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适 当，仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温性能的 改善。
常用的颗粒有SiC、Si3N4等。
如铝锂硅酸盐玻璃陶瓷、镁铝硅酸盐玻璃陶瓷等。
（5）其他陶瓷基体： 如硼化物陶瓷、硅化物陶瓷等。
3、陶瓷基复合材料的增强体
由于陶瓷基体中加入的增强体主要增强陶瓷的韧性， 所以陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。 从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和 颗粒三类。
（1）长纤维: 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻
5、陶瓷基复合材料的前景展望
陶瓷基复合材料因具有高强度、高硬度、低 密度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良的性能， 引起了人们的重视和研究，可以预见，随着对其 理论问题的不断深入探索和制备技术的不断开发 与完善，它的应用范围将不断扩大，应用前景十 分光明。
谢谢!
有Si3N4陶瓷、AlN陶瓷、BN陶瓷等。
（3）碳化物陶瓷基体： 是硅、钛及其他过渡族金属碳化物的总称。 如SiC陶瓷、ZrC陶瓷、WC陶瓷、TiC陶瓷等。
2、陶瓷基复合材料的基体
（4）玻璃和玻璃陶瓷基体： 玻璃基体：
高硅氧玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃等。 玻璃陶瓷基体：
在一定条件下，玻璃可以出现结晶，并且在熔点时 由于原子有序排列，其体积会突然变小，形成结晶化的 玻璃，即玻璃陶瓷。
性等，其韧性是陶瓷中最高的，应用其耐磨损性能，可 以制作拉丝模、轴承、密封件、医用人造骨骼、汽车发 动机的塞顶、缸盖底板和汽缸内衬等
2023年陶瓷复合材料行业市场分析现状
2023年陶瓷复合材料行业市场分析现状陶瓷复合材料行业是近年来逐渐兴起的一个新兴行业，它将传统陶瓷材料与其他功能材料进行复合，使其具备更多的优良性能，适用于更广泛的领域。
目前，陶瓷复合材料行业正处于快速发展阶段，市场潜力巨大。
首先，陶瓷复合材料在航空航天、汽车制造、电子信息、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，陶瓷复合材料具有轻质、高强度、高刚性等特点，可以用于制造航空航天器的结构件，提高其载荷能力和抗热性能；在汽车制造领域，陶瓷复合材料可以用于制造发动机零部件、刹车系统等，提高汽车的性能和安全性；在电子信息领域，陶瓷复合材料可以用于制作高频电子元器件、微波设备等，提高电子产品的传输速度和稳定性；在医疗器械领域，陶瓷复合材料可以用于制作人工关节、牙科修复材料等，提高医疗器械的生物兼容性和机械强度。
其次，陶瓷复合材料具有较好的性能优势，可以满足市场对材料性能的需求。
陶瓷复合材料不仅具有传统陶瓷的高硬度、高耐磨性、高抗腐蚀性等特点，还具有其他功能材料的优良性能。
比如，通过添加纳米颗粒可以增加材料的强度和韧性；通过添加碳纤维可以提高材料的导电性和热导性；通过添加氧化锆等材料可以提高材料的耐高温性能等。
这些性能优势可以满足各个领域对材料的特殊要求，推动陶瓷复合材料的市场需求。
再次，陶瓷复合材料行业政策支持力度逐渐增大，为市场发展提供了良好的环境。
近年来，我国政府出台了一系列支持陶瓷复合材料行业发展的政策，包括对陶瓷复合材料技术研发的资金扶持、税收减免、科研成果转化的支持等。
这些政策的实施使得陶瓷复合材料企业可以获得更多的资金和资源支持，促进了技术创新和产业升级，推动了市场的快速发展。
最后，陶瓷复合材料行业在国际市场上具有一定的竞争力。
我国的陶瓷复合材料行业具有较为成熟的技术和生产体系，可以生产出品质稳定、性能优良的产品。
在国际市场上，我国的陶瓷复合材料产品以其价格优势和性能优势受到了广泛的认可和欢迎。
陶瓷及陶瓷基复合材料高温钎料的研究现状与进展
或 者 通 过 陶 瓷 自身 的 连 接 来 实 现 复 杂 构 件 的 制 造
，
因
在 钎 焊研 究 领 域 在 陶瓷 的连 接 中 较 多
， ，
— —
此 解 决 陶 瓷 ／陶 瓷 陶 瓷 ／金 属 的 连 接 问 题 是 将 高 温 结
、
地 使用 传统 的 A g Cu
，
rr i C u
、
—
Ti 活性
， 。
，
出对 于 S i ，N 。 陶瓷 以 V 为 活 性 元 素 的 高 温 钎 料 值 得 深 入 研 究 ；而 在 设 计 和 研 制 S i C 连 接 用 的 高 温 新 钎 料 时 应 该充 分 考虑钎料与 S iC 之 间的界面 反应并予 以控制
。
并 对 C ／S i C 陶 瓷 基 复 合材 料 用 高 温 钎 料 的 研 究 进 行 了 简 要 的探 讨
彩褫 矽
．
磊 么伪
氍 纱
砌
√
锄
蝴
彬
砌 匆
伽
／ 砌 ∥㈣
。
拟
锄
航 空 航 天 焊 接 专题
俘掳
陶 瓷 及 陶 瓷 基 复合 材 料 钎料 的研 究 现 状 与 进 展
北 京航 空 材 料 研 究 院
焊接 及 锻 压
工
艺研 究 室 (10 009 5 )
熊华平
毛
唯
陈
波
李 晓红
摘要
为 充 分 发 挥 高 温 结 构 陶 瓷材 料 的 高 温 性 能 优 势 针 对 陶 瓷 及 陶 瓷 基 复 合 材 料 的 高 温 钎 料 的 研 究
，
一
直
是 陶瓷连 接领 域 的发 展 方 向
陶瓷基复合材料行业现状
陶瓷基复合材料行业现状随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的提高，陶瓷基复合材料作为一种新型材料，逐渐受到了广泛的关注和应用。
陶瓷基复合材料具有轻质、高强度、高温稳定性、耐磨性、耐腐蚀性以及优异的绝缘性能等优点，因此在航空航天、汽车制造、能源、电子等领域发挥着重要作用。
当前，陶瓷基复合材料行业正处于快速发展阶段。
首先，随着国家对高技术材料产业的重视，陶瓷基复合材料行业得到了政府的大力支持。
政府出台了一系列的政策措施，鼓励企业加大对陶瓷基复合材料研发的投入，并提供财政资金和税收优惠等支持措施，以推动陶瓷基复合材料行业的发展。
陶瓷基复合材料的应用领域不断扩大。
在航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于航空发动机、航空器结构件等关键部件上，以提高飞行器的性能和安全性。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料被用于制造汽车发动机部件、刹车系统等，以提高汽车的耐磨性和燃烧效率。
在能源领域，陶瓷基复合材料被用于制造热电转换器、热电堆等设备，以提高能源的转化效率。
在电子领域，陶瓷基复合材料被应用于制造电子芯片、半导体器件等，以提高电子设备的性能和稳定性。
陶瓷基复合材料的研发和生产技术也在不断创新。
目前，研究者们通过改变复合材料的组成、结构和工艺等方面，不断提高陶瓷基复合材料的性能。
例如，采用纳米陶瓷颗粒增强复合材料，可以显著提高材料的强度和韧性；采用预应力增强技术，可以提高复合材料的耐热性和抗裂性；采用表面改性技术，可以改善复合材料的耐磨性和耐腐蚀性。
然而，陶瓷基复合材料行业仍面临一些挑战。
首先，陶瓷基复合材料的制备成本较高，限制了其在一些领域的应用。
其次，陶瓷基复合材料的加工难度较大，需要高精度的设备和工艺，增加了生产成本和技术难度。
此外，陶瓷基复合材料的性能稳定性和可靠性还需要进一步提高，以满足各个领域的需求。
陶瓷基复合材料行业正处于快速发展阶段。
政府的支持、应用领域的扩大以及研发技术的创新推动了陶瓷基复合材料行业的发展。
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。
陶瓷基复合材料的发展及发展前沿
陶瓷基复合材料的发展及发展前沿1引言陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。
其最高使用温度主要取决于基体特征。
陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。
2发展及应用随着电子工业的快速发展和宇宙开发，原子能工业的兴起，以及激光技术、传感技术、光电技术等新技术的出现。
传统陶瓷无论在性能、品种和质量等方面都不能满足需求，传统陶瓷便进行了一系列的改变与创新，这便形成了目前的陶瓷基复合材料。
作为近年来迅速发展起来的一种新型材料，是一个新的研究领域，它的优点而弥补或部分弥补了彼此的缺点，而备受人们的关注。
陶瓷基复合材料的基体：陶瓷基复合材料的基体就是陶瓷，目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，他们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往往是介于离子键与共价键之间的混合键。
陶瓷基复合材料的增强体由于陶瓷基复合材料的断裂韧性和耐冲击性差,大大妨碍了其在结构件上的应用。
到80年代,找到了陶瓷基复合材料的增韧物质之后,这才有所改变。
陶瓷基复合材料中的增强体通常称为增韧体。
从几何尺寸课分为纤维、晶须、颗粒三类，下面分别加以介绍。
碳纤维作为增强体碳纤维主要用在吧强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500℃温度下，碳纤维人能保持性能不变。
除了碳纤维还有许多常用纤维如玻璃纤维、硼纤维等不同性能的纤维作为增强体。
晶须类增强体晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等缺陷。
陶瓷基复合材料中使用较为普遍的是SiC、Al2O3等晶须。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
——碳化物陶瓷基复合材料课程名称：复合材料学生姓名：***学号：************班级：材料091班日期：2012年12月22日——碳化物陶瓷基复合材料摘要：本文综述了陶瓷基复合材料的发展历史,介绍了陶瓷基复合材料的制备工艺,详细阐述了陶瓷基复合材料的性能与应用,分析了陶瓷基复合材料存在的问题，并展望了陶瓷基复合材料未来发展趋势。
关键词：陶瓷基复合材料、制备工艺、性能、应用Ceramic matrix composites research present situation and the development prospect--Carbide ceramic matrix compositesAbstract：This paper reviews the ceramic base composite material, the development history of ceramic matrix composites is introduced the preparation process, elaborated the ceramic matrix composites, the properties and the application of the analysis of the ceramic base composite material existing problems, and prospects the ceramic matrix composites future development trend.Key words：Ceramic matrix composites, preparation process, performance and application1 引言陶瓷基复合材料是近二十年来发展起来的新型材料,由于该类材料具有良好的高温性能。
因此它作为耐高温结构材料在航空航天工业和能源工业等领域的应用具有巨大的潜力。
如航空发动机的推重比为lO时,涡轮前进口温度达1650℃,在这样高的温度下,传统的高温合金材料已经无法满足要求【1】,因此国内外的材料研究者纷纷把研究的重点转向陶瓷基复合材料。
研究者通过大量的实验发现,陶瓷基复合材料不仅具有良好的高温稳定性和高温抗氧化能力,而且材料在断裂过程中通过裂纹偏转、纤维断裂和纤维拔出等机理吸收能量,既有效的增强了材料的强度和韧性,又保持了基体材料低膨胀、低密度的特点。
2 发展历史从历史来看，陶瓷基复合材料的发展大致可以分为以下三个阶段：第一个阶段：慈宁宫陶、瓷器到近代的传统陶瓷。
陶器的出现、发展和广泛应用是社会生产力的一个飞跃，同时也大大方便和丰富了人们的生活。
此后的陶瓷经历了漫长的发展和演变过程。
随着金属冶炼技术的发展，人类掌握了通过鼓风提高燃烧温度的技术，采用了喊铝量较高的瓷土，发明了釉。
由于这三个方面因素的促进，陶瓷发展到了以洁白细腻、轻巧美观、材质精美和具有得天独厚的资源优势的瓷器，成为陶瓷发展史的一次重要飞跃，也是陶瓷发展史的第一个里程碑。
它标志着人类完成了从蒙昧时代进化到野蛮时代，进而过渡到文明时代，具有划时代的意义。
近代，由于对陶瓷的原料、配比、成型、制作工艺进行精选优化和严格控制，不仅提高了陶瓷制品的质量，增加了花色品种，而且随着科学技术的发展和需求，在日用陶瓷的基础上又衍生出了许多种类的陶瓷，如电力工业用的绝缘陶瓷、建筑用的建筑陶瓷和卫生陶瓷、冶金工业用的耐火陶瓷、化学工业用的耐腐蚀的化工陶瓷和多孔陶瓷等。
由于这些陶瓷的主要成分是硅酸盐化合物，人们将这些陶瓷称为传统陶瓷。
【2】第二个阶段：从传统陶瓷到新型陶瓷。
这一阶段起源于20世纪40到50年代，是陶瓷史上的第二次飞跃。
电子工业的快速发展和宇宙开发，原子能工业的兴起，以及激光技术、传感技术、光电技术等新技术的出现，对陶瓷材料提出了很高的要求，而传统陶瓷无论在性能、品种和质量等方面都不能满足需求，这便促使人们从原料、成型和烧结工艺方面进行改进和创新；加上陶瓷科学与相邻学科的交融和创新突破，对陶瓷的发展起到了极大的作用，大约只经历了半个世纪人们就实现了传统陶瓷到新型陶瓷的飞跃。
该阶段存在的问题是陶瓷的脆性和高温高强等问题远未彻底解决。
【2】第三个阶段：从新型陶瓷到纳米陶瓷。
这一阶段起源于20世纪90年代，陶瓷发展正面临着第三次重大飞跃。
人们期望21世纪初叶陶瓷科学将会在这方面取得重大突破，生产许多不同于新型陶瓷的纳米陶瓷材料与制品。
【2】3 制备工艺3.1 原位合成法[3-4]目前，在原位法制备铝基复合材料的研究中，用来增强基体的陶瓷颗粒主要有TiC以及Al2O3两大类。
生成TiC的原位反应为Ti+C 反应体系，而生成Al2O3颗粒的反应为金属氧化物MO+Al 反应体系。
采用井式坩埚电阻炉进行熔炼(功率5kW，额定温度1000℃)，待铝锭熔化后，升温至900℃，将包于铝箔中的混合粉末用钟罩压入熔体中，保持20s，防止粉末浮出液面。
反应25min 后，降温至800℃进行机械搅拌，精炼、扒渣，静置10 min 后浇注到预热至200℃的铜模中，铜模的尺寸为80mm×70mm×10mm，V 型浇口。
取铜模试样的中间部位制备金相试样，进行金相组织观察；采用RigakuD/Max-2500/pc 型X 射线衍射仪进行物相分析；采用JXA8-40A 型扫描电镜观察合金的微观组织。
3.2 化学气相沉积（CVD）法[6]CVD 法是上世纪 60 年代发展起来的制备无机材料的新技术。
它被广泛应用于沉积各种单晶、多晶或其它无定形态的无机薄膜材料。
CVD 法最早应用于沉积微电子元器件，经过几十年的发展，从实验室的探索研究到大规模工业化生产，都取得了很大的成就，这就促进了该方法在陶瓷材料制备中的应用。
一种或几种气体在一定的温度下发生化学反应，反应后的固态物质在基体表面沉积，形成涂层或薄膜材料，如果基体是多孔材料，沉积也可以发生在基体的内表面。
⑴能在相对低的温度下制备熔点高达3000℃的陶瓷材料，这是传统的粉末冶金和陶瓷烧结技术难以达到的。
用这种方法制备的纤维增强陶瓷基复合材料，避免了在高温复合过程中由于热力学不稳定导致的纤维与基体间的化学反应，可以制备出其它方法无法实现的复合材料。
⑵对基体几乎没有损伤，基体的收缩率小，保证了材料结构的完整性。
⑶工艺灵活，通过改变工艺参数，可以制备出双元基、纳米基、梯度基及各种复合结构的功能梯度复合材料。
CVD法可以制备碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、氧化物等许多陶瓷材料，制备工艺非常成熟。
按照制备材料的形态及功能来分，CVD 法制备的先进陶瓷材料主要有陶瓷涂层和陶瓷基体，下面对这两方面的研究作一综述。
CVD法在制备纤维增强陶瓷基复合材料时，由于沉积是在纤维预制体的内部进行的，所以，为了区别于传统的 CVD 法工艺，人们将之称为CVI 法工艺制备陶瓷基复合材料的优点是：①在低温低压下制备陶瓷基体，对纤维的损伤小，材料内部的残余应力也小；②能制备出碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、氧化物等多种陶瓷基体，如表1所示，在同一炉制备过程中，通过改变反应气氛、工艺参数，能制备梯度复合材料，获得良好的界面力学性能，实现微观尺度上的成分设计；③可以制备出形状复杂的异型构件；④在同一炉中可以制备大批量产品，节约了费用。
CVI法按照工艺的实现方法可分为以下几种：3.2.1均热CVI法【5】纤维预制体放在均热炉体中，反应气体从纤维骨架表面流过并扩散到内表面，同时反应气体副产物从预制体内部扩散出来通过真空泵抽到外面。
图2为典型的均热 CVI 法反应炉体示意图。
这种方法容易在预制体外表面形成涂层，其原因是预制体外表面气体浓度高，从而外表面沉积速率大于内表面，导致入口处封闭。
这种方法需要中间停顿几次，加工去掉外表面的硬壳。
均热法制备的复合材料具有密度梯度，由于扩散慢，这种工艺周期很长，尽管如此，均热法还是最常用碳纤维补强片材，因为在同一炉中可制备形状、大小各异、厚薄不等的各种部件，对设备要求相对低。
3.2.2 热梯度CVI法【7】纤维预制体由一个加热的芯子支撑，预制体最热的部分是同芯子直接接触的内表面,外表面相对温度低，所以沿着样品厚度方向将产生温度梯度。
反应气体在样品的冷表面流过并朝着热表面方向向里扩散。
因为沉积速率通常会随着温度升高而增大，所以沉积是从热的内表面逐渐向外表面进行的。
这种方法相对于均热 CVI 法来说效率提高了很多，但是只能沉积薄壁状的构件，对设备要求高。
3.2.3 压力梯度CVI法【3】预制体被均匀加热，反应气体强制流过样品，这样沉积可发生在整个预制体内，这种类型的沉积一直到预制体内某些区域达到足够高的密度使其不能渗透时才会停止。
相比较而言，这种方法能提高沉积效率，但是部件结构单一，不能沉积异型件。
3.2.4 热梯度－压力梯度CVI法【3】纤维预制体的一端被加热，而另外一端被水冷，反应气冷体从表面进入，再加上压差的作用，反应气体强行通过被渗样品从热端跑出。
沉积也是从热端逐渐开始渐向外表面进行的。
这种工艺可获得致密的复合材料，材料内部密度梯度小，大量反应气体得到充分利用，沉积效率大大提高。
3.3 浆料浸渍、烧结法【4】浆料浸渍、烧结是制造连续纤维增强陶瓷基复合材料的传统方法。
首先将烧结助剂粉末和有机粘结剂用溶剂制成泥浆,然后经过浸渍碳纤维或碳布、卷绕切片、叠片模压等工序后热压烧结~J。
这种工艺适合于制备单向或多向叠层板形构件,缺陷少致密度高,但对于制备复杂形状的构件有困难。
另外,在高温高压下烧结会对碳纤维造成损伤,并影响材料的性能。
3.4 浸渍裂解(PIP)法【7】PIP工艺是将SiC微粉与SiC聚合物先驱体溶液混合后浸渍纤维预制件,而后在惰性气体保护下高温裂解,重复浸渍裂解步骤以提高材料的致密度,最后在高温下烧成。
SiC的聚合物先驱体有:聚碳硅烷(PCS)、聚甲基硅烷(PMS)、聚烯丙羟基碳硅烷(AHPCS)等【7】。
PIP工艺可以制备形状较为复杂的构件,而且裂解温度相对较低(900℃—IO00℃),不易对纤维增强体造成热损伤和机械损伤,但由于聚合物在裂解时会溢出大量的小分子。
导致PIP法制得的构件密度低、气孑L率高、体积收缩率大(达到50%一一60%)、材料性能低,同时由于重复多次的浸渍、裂解过程也使得生产周期长、成本高。
因此PIP工艺常与其它工艺结合【10】叫来缩短生产时问、降低成本、提高材料性能。
3.5 自蔓延法1989年Pampuch等【10】用自蔓延方法成功合成了Ti3SiC2，以固态的Ti、si、c粉末在缸气中、于1050～1200℃燃烧合成出Ti3SiC2陶瓷试块。