陶瓷基复合材料

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陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料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。

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。

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。

法国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,取得满意的使用效果。

工制备艺浆体浸渍-热压法适用于长纤维。

首先把纤维编织成所需形状,然后用陶瓷泥浆浸渍,干燥后进行烧结。

优点是加热温度较晶体陶瓷低,层板的堆垛次序可任意排列,纤维分布均匀,气孔率低,获得的强度较高。

缺点则是不能制造大尺寸的制品,所得制品的致密度较低,此外零件的形状不宜太复杂,基体材料必须是低熔点或低软化点陶瓷。

晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备晶须与颗粒的尺寸均很小,只是几何形状上有些区别,用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同的。

基本上是采用粉末冶金方法。

制备工艺比长纤维复合材料简便很多。

所用设备也不复杂设备。

过程简单。

混合均匀,热压烧结即可制得高性能的复合材料制造工艺也可大致分为配料-成型-烧结-精加工等步骤。

直接氧化沉积法方法:将纤维预制体置于熔融金属上面,添加有镁、硅添加剂的熔融金属铝,在氧化气氛中,不断地浸渍预制体,在浸渍过程中,熔融金属或其蒸汽与气相氧化剂反应生成氧化物。

随着时间的延长,边浸渍边氧化,最终可制得纤维增强CMC。

优点:纤维几乎无损伤、纤维分布均匀、CMC性能优异,工艺简单、效率高成本低先驱体热解法方法:将单独合成的先驱体,通过加温调节其粘度,在高压-真空联合作用下使其浸入并充满多向纤维编织坯件的空隙,在高温下使先驱体热解。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

图10-7 纤维陶瓷基复合材 料应力-应变曲线示意图 料应力 应变曲线示意图
2)断裂韧性 纤维拔出与裂纹偏转 是复合材料韧性提高的主 要机制。纤维含量增加, 要机制。纤维含量增加, 阻止裂纹扩展的势垒增加, 阻止裂纹扩展的势垒增加, 断裂韧性增加。 断裂韧性增加。但当纤维 含量超过一定量时, 含量超过一定量时,纤维 局部分布不均, 局部分布不均,相对密度 降低,气孔率增加, 降低,气孔率增加,其抗 弯强度反而降低( 10弯强度反而降低(图108)。
图10-8 CF/ LAS的断裂韧性和弯 的断裂韧性和弯 曲强度随纤维含量的变化
2、高温力学性能 强度、 1)强度、韧性
两图分别为不同温度下SiC 两图分别为不同温度下SiCF/ MAS(MgO.AL2O3.SiO2 )复合材料的力学 性能变化。室温下,复合材料的抗弯强度比基体材料高约10 10倍 性能变化。室温下,复合材料的抗弯强度比基体材料高约10倍,弹性模量 提高约2 复合材料的抗弯强度至700℃保持不变, 700℃保持不变 提高约2倍。复合材料的抗弯强度至700℃保持不变,然后强度随温度升高 而急剧增加;但弹性模量却随着温度升高从室温的137GPa降到850℃ 137GPa降到850℃的 而急剧增加;但弹性模量却随着温度升高从室温的137GPa降到850℃的80 GPa。这一变化与材料中残余玻璃相随温度升高的变化相关。 GPa。这一变化与材料中残余玻璃相随温度升高的变化相关。
图10-6 FCVI法制备纤维 法制备纤维 陶瓷基复合材料示意图
FCVI的传质过程是通过对流来实现。 FCVI的传质过程是通过对流来实现。可用来制备厚壁部 的传质过程是通过对流来实现 件。但不适于制作形状复杂的部件。 但不适于制作形状复杂的部件。 此外,在FCVI过程中,基体沉积是在一个温度范围内, 此外, FCVI过程中,基体沉积是在一个温度范围内, 过程中 必然会导致基体中不同晶体结构的物质共存, 必然会导致基体中不同晶体结构的物质共存,从而产生内应 力并影响材料的热稳定性。 力并影响材料的热稳定性。

陶瓷基复合材料

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3、莫来石陶瓷(3Al2O3· 2SiO2, mullite)
莫来石一般是由人工合成的。工业上多用天然高铝矾土、粘土或工 业氧化铝等为原料,常用烧结或电熔法合成莫来石熔块,然后破碎成各 种粒度的莫来石粉料。一般合成温度高于1700℃。
实验室一般用化学法(如Sol-gel法)合成高纯、超细的莫来石粉体。
晶须
(陶瓷)
纤维
(连续、短纤维) (陶瓷、高熔点金属)
1650
结构复合式
(叠层、梯度) (按设计要求选择材料)
水泥
硅酸盐化合物、铝酸盐化合物等
叠层式(叠层、梯度)
(按设计要求选择材料)
二、原材料及其特性
陶瓷基复合材料是由基体材料和增强体材料组成。
基体材料有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、水泥、玻璃等。 增强体材料主要以不同形态来区分,有颗粒状、纤维状、 晶须、晶板等。
表面强化增韧
陶瓷材料的断裂往往是从表面拉应力超过断裂 应力开始的。由于ZrO2陶瓷烧结体表面存在基 体的约束较少,t-ZrO2容易转变为m-ZrO2,而 内部t-ZrO2由于受基体各方向的压力保持亚稳 定状态。因此表面的m-ZrO2比内部的多,而转 变产生的体积膨胀使材料表面产生残余的压应 力,可以抵消一部分外加的拉应力,从而造成 表面强化增韧。
莫来石质陶瓷通常是在1550~1600℃下常压烧结而成,纯莫来石陶 瓷通常要在1750℃左右才能烧结。
加入适量的稳定剂后,t相可以部分或全部以亚稳定状态存在于室 温,分别称为部分稳定氧化锆(PSZ)或四方相氧化锆多晶体(TZP)。
利用t-ZrO2m-ZrO2的马氏体相变,可以用来增韧陶瓷材料,即 氧化锆增韧陶瓷材料(ZTC)。 ZrO2陶瓷的特点是呈弱酸性或惰性,导热系数小(在100~1000℃ 范围内,导热系数=1.7~2.0W/(mK),其推荐使用温度为2000~2200℃, 主要用于耐火坩埚、炉子和反应堆的绝热材料、金属表面的热障涂层等。

陶瓷基复合材料介绍

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。

陶瓷基复合材料

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

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的新型材料。

陶瓷基复合材料具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能,因此在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。

本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面对陶瓷基复合材料进行介绍。

首先,陶瓷基复合材料的材料特性是其具有的重要特点之一。

陶瓷基复合材料具有高温强度高、热震稳定性好、耐磨损、耐腐蚀等优异性能。

这些特性使得陶瓷基复合材料在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下能够发挥出色的性能,因此在航空航天领域得到了广泛的应用。

其次,陶瓷基复合材料的制备工艺是影响其性能的重要因素之一。

陶瓷基复合材料的制备工艺包括原料的选择、配比、成型、烧结等多个环节。

其中,原料的选择和配比直接影响着复合材料的成分和性能,而成型和烧结工艺则决定了复合材料的内部结构和组织。

因此,制备工艺的优化对于提高陶瓷基复合材料的性能具有重要意义。

最后,陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。

在航空航天领域,陶瓷基复合材料被用于制造发动机涡轮叶片、导向器、复合材料轴承等部件,以提高其耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能。

在汽车制造领域,陶瓷基复合材料被用于制造发动机零部件、刹车盘、离合器等,以提高汽车的性能和安全性。

在机械制造领域,陶瓷基复合材料被用于制造轴承、密封件、刀具等,以提高机械设备的使用寿命和性能。

总之,陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。

随着科学技术的不断进步,陶瓷基复合材料将在更多领域得到应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他添加剂组成的复合材料。

其综合性能优异,因此在航空航天、电子器件、能源领域等多个领域得到广泛应用。

本文将介绍陶瓷基复合材料的制备方法、性能及应用,并对其未来发展进行展望。

一、制备方法陶瓷基复合材料的制备方法多种多样,主要包括烧结法、溶胶-凝胶法、机械合金化法等。

首先,烧结法是最常用的制备陶瓷基复合材料的方法之一。

该方法将陶瓷粉末与其他添加剂混合,并通过高温下的烧结过程将其烧结成坚固的材料。

这种方法制备的复合材料具有较高的结晶度和致密性。

其次,溶胶-凝胶法是一种制备陶瓷基复合材料的新方法。

该方法通过将金属盐、有机物等混合,形成胶体溶胶,然后通过热处理使其成为凝胶,并进一步高温热处理得到致密材料。

这种方法制备的复合材料具有较高的纯度和均匀性。

最后,机械合金化法是一种通过粉末冶金技术制备陶瓷基复合材料的方法。

该方法将陶瓷颗粒与添加剂一起经过球磨、混合等机械处理,使其均匀分散,并通过热处理得到复合材料。

这种方法制备的复合材料具有较高的强度和断裂韧性。

二、性能陶瓷基复合材料具有一系列优异的性能,主要包括高温稳定性、硬度高、抗腐蚀性好等。

首先,陶瓷基复合材料具有较好的高温稳定性。

由于陶瓷基复合材料的陶瓷基体具有较高的熔点和热稳定性,因此能够在高温环境下保持较好的性能,不易发生烧结变形等问题。

其次,陶瓷基复合材料具有较高的硬度。

陶瓷基体的硬度往往比金属基体或聚合物基体要高,因此陶瓷基复合材料在硬度方面具有优势。

这使得该材料在需要高硬度的应用中表现出色,如切割工具、磨料等领域。

再次,陶瓷基复合材料具有良好的抗腐蚀性。

由于陶瓷基体的本身特性,该材料在酸碱等腐蚀性环境中有很好的稳定性,不易受到腐蚀侵蚀。

这使得陶瓷基复合材料在化工、生物医药等领域得到广泛应用。

三、应用陶瓷基复合材料在很多领域都有广泛的应用。

下面将介绍几个典型的应用领域。

首先,陶瓷基复合材料在航空航天领域具有重要应用。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料
注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用[1~3]。20世纪70
年代初,J Aveston[2]在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上,首次
提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念,为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备
技术和其它相关技术的进步,人们逐步开发出制备这类材料的有效方法,使得纤维增强陶瓷基复合材料
科技名词定义
中文名称:陶瓷基复合材料 英文名称:ceramic matrix composite 定义:以陶瓷材料为基体,
纤维、晶须、颗粒等为增强体(增韧材料)组成的复合物。 应用学科:航空科技(一级学科);航
空材料(二级学科) 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 名称: 陶瓷基复合材料
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。 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。法
国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的Hale Waihona Puke 动件,显示出优异的摩擦磨损特性,取得
纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点,能
有效地克服对裂纹和热震的敏感性[6~7],因此,在代写论文重复使用的热防护领域有着重要的应用和
广泛的市场
的制备技术日渐成熟。20多年来,世界各国特别是欧美以及日本等对纤维增强陶瓷基复合材料的制备
工艺和增强理论进行了大量的研究,取得了许多重要的成果,有的已经达到实用化水平。如法国生产的

陶瓷基复合材料及其应用

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。

陶瓷基复合材料综述

陶瓷基复合材料综述

陶瓷基复合材料综述陶瓷基复合材料是指以陶瓷材料为基体,通过添加其他材料或者通过热处理等方式形成的一种具有复合结构的新型材料。

陶瓷基复合材料具有许多优异的性能,包括高温稳定性、高硬度、高抗磨损性和良好的化学稳定性等。

本文将对陶瓷基复合材料的制备方法、性能以及应用方面进行综述。

一、陶瓷基复合材料的制备方法陶瓷基复合材料的制备方法可以分为两大类:一种是在陶瓷基体中添加其他材料,如纳米颗粒、纤维、碳纳米管等;另一种是通过热处理等方式改变陶瓷基体的结构和性能。

其中,添加其他材料的方法主要包括浸渍法、溶胶凝胶法、等离子熔融法等;热处理方法主要包括烧结、热压、热等静压等。

二、陶瓷基复合材料的性能陶瓷基复合材料具有许多独特的性能,其主要包括高温稳定性、高硬度、高抗磨损性和良好的化学稳定性。

其中,高温稳定性是指材料在高温下仍然能够保持物理和化学性能的稳定性。

高硬度则是指材料的硬度较高,能够抵抗外界的划痕和磨损。

高抗磨损性则是指材料能够在摩擦和磨损等条件下保持其表面的完整性和光洁度。

化学稳定性则是指材料对酸、碱、盐等化学介质的稳定性较好,不易发生腐蚀和溶解。

三、陶瓷基复合材料的应用方面由于陶瓷基复合材料具有优异的性能,因此在许多领域都得到了广泛的应用。

其中,陶瓷基复合材料在航空航天领域中被广泛应用于火箭发动机喷管、刹车盘等高温部件中。

此外,在能源领域,陶瓷基复合材料可以用于制备高效的催化剂、光催化剂和固态电解质等。

在汽车制造领域,陶瓷基复合材料可以应用于汽车刹车系统、传动系统和发动机部件等。

此外,陶瓷基复合材料还可以用于制备耐磨、耐蚀和高温结构件,如轴承、密封件和切割工具等。

综上所述,陶瓷基复合材料具有许多优异的性能,包括高温稳定性、高硬度、高抗磨损性和良好的化学稳定性等。

通过添加其他材料或者通过热处理等方式改变陶瓷基体的结构和性能,可以制备出具有不同功能和应用的陶瓷基复合材料。

由于其广泛的应用前景,陶瓷基复合材料在材料科学领域中受到了广泛的研究和开发。

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PPT课件

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

《陶瓷基复合材》课件

《陶瓷基复合材》课件

2
陶瓷基复合材料的问题及挑战
陶瓷基复合材料在制备过程中存在工艺复杂、成本高等问题,需要进一步解决和 改进。
结论
陶瓷基复合材料的综合性能评价
综合考虑陶瓷基复合材料的力学性能、热学性能、耐久性等方面,可以评价其综合性能水平。
陶瓷基复合材料的发展前景
陶瓷基复合材料在高科技领域有着广阔的应用前景,将为科学技术的发展提供重要支持。
参考文献
1. 文献1 2. 文献2 3. 文献3
陶瓷基复合材料的组成包括陶瓷基体和增强材料,其结构形式可以是颗粒增强、 纤维增强等。
性能测试
1 陶瓷基复合材料的力学性能测试
力学性能测试包括强度、硬度、韧性等方面的评估,以确保陶瓷基复合材料的可靠性和 耐久性。
2 陶瓷基复合材料的热学性能测试
热学性能测试包括热导率、热膨胀系数等方面的评估,以确保陶瓷基复合材料在高温环 境下的稳定性。
应用案例
陶瓷基复合材料在航天领域的应用
陶瓷基复合材料在航天器结构、导航系统和热保护 层等方面发挥重要作用。
陶瓷基复合材料在医疗领域的应用
陶瓷基复合材料应用于仿生器官、骨修复、人工关 节等方面,为医疗技术的发展带来新的突破。
进一步研究
1
陶瓷基复合材料的未来发展趋势
随着科学技术的不断进步,陶瓷基复合材料将会在性能、制备技术等方面取得更 大突破。
陶瓷基复合材 PPT课件
研究陶瓷基复合材料是为了探索新型材料的结构与性能,本PPT课件将介绍陶 瓷基复合材料的概述、制备方法、性能测试、应用案例、未来发展趋势以及 参考文献。Leabharlann 概述什么是陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强物质组成的复合材料,具有优异的力学和热学 性能。

陶瓷基复合材料概述

陶瓷基复合材料概述

陶瓷基复合材料概述陶瓷基复合材料的基本构成包括陶瓷基体和增强相。

陶瓷基体是复合材料的主要组成部分,其主要作用是提供材料的整体力学性能和化学稳定性。

常见的陶瓷基体材料包括氧化铝、碳化硅、氮化硼等。

增强相通常由纤维、微颗粒或涂层等形式存在,其主要作用是增强材料的力学性能。

常用的增强相材料包括碳纤维、硅碳纤维、碳化硅颗粒等。

陶瓷基复合材料的制备方法主要包括增强相预浸料注浆成型、陶瓷基体浸渍和化学气相沉积等。

增强相预浸料注浆成型是指将增强相(如碳纤维布或纱线)经过预处理后,浸渍在浆料中,制备成具有一定形状和大小的增强相预浸料;陶瓷基体浸渍是将陶瓷基体浸泡在含有滞留剂的浆料中,使其吸附一定量的浆料,然后经过干燥和烧结等工艺得到复合材料;化学气相沉积是利用化学反应在陶瓷基体表面生成陶瓷薄膜,然后在其表面沉积增强相。

陶瓷基复合材料具有许多优越的性能,例如高温强度、高刚度、低热膨胀系数、优良的耐腐蚀性和较高的抗摩擦性能等。

这些性能使得陶瓷基复合材料在高温、高压、强腐蚀等恶劣条件下能够更好地发挥作用。

此外,陶瓷基复合材料还具有良好的抗热冲击性能和较低的密度,使其具备轻量化设计的优势。

陶瓷基复合材料在航空航天领域有广泛的应用。

例如,在航空发动机的制造中,使用陶瓷基复合材料可以减轻发动机重量、提高燃烧效率和减少燃料消耗。

此外,在航空航天器的外壳、导向系统和推进系统中也常使用陶瓷基复合材料,以提高材料的耐高温性能和抗氧化性能。

在汽车制造领域,陶瓷基复合材料可以用于发动机部件、制动系统和排气系统等关键部位,以提高汽车的安全性能、降低能源消耗和减少尾气排放。

陶瓷基复合材料的高温性能和耐腐蚀性能使其成为替代传统金属材料的理想选择。

在能源领域,陶瓷基复合材料可以用于核能装置、燃料电池和太阳能电池等设备,以提高能量转化效率和延长设备寿命。

陶瓷基复合材料的高温稳定性和化学稳定性使其在能源应用中具有重要的地位。

此外,陶瓷基复合材料还可用于电子器件、石油化工、医疗器械和船舶制造等领域。

复合材料学(第七章 陶瓷基复合材料)

复合材料学(第七章 陶瓷基复合材料)
从上面的讨论知道,由于晶须具有长径 比,因此当其含量较高时,因其桥架效应而 使致密化变得困难, 从而引起了密度的下降
并导致性能的下降。为了克服这一弱点,可 采用颗粒来代替晶须制成复合材料,这种复 合材料在原料的混合均匀化及烧结致密化方 面均比晶须增强陶瓷基复合材料要容易。
当所用的颗粒为SiC,TiC时,基体材料 采用最多的是A12O3,Si3N4。目前,这些复 合材料已广泛用来制造刀具。
陶瓷材料中另一种增强体为晶须。晶须 为 具 有 一 定 长 径 比 ( 直 径 0.3-lμm , 长 30100μm)的小单晶体。从结构上看,晶须的特 点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等 一类缺陷,而这些缺陷正是大块晶体中大量 存在且促使强度下降的主要原因。在某些情 况下,晶须的拉伸强度可达0.1E(E为杨氏模 量),这已非常接近于理论上的理想拉伸强度
0.2E。而相比之下,多晶的金属纤维和块状
金属的拉伸强度只有0.02E和0.001E。
自发现百余种不同材料构成的晶须以来, 人们对其已给予了特别的关注。因为它们具 有最佳的热性能、低密度和高杨氏模量。
在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是 SiC,Al2O3及Si3N4晶须。
陶瓷材料中的另一种增强体为颗粒。从
2.陶瓷复合材料的增强体
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为 增韧体。从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤 维)、晶须和颗粒三类,下面分别加以介绍。
碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常 用的纤维之一。碳纤维可用多种方法进行生 产,工业上主要采用有机母体的热氧化和石 墨化。其生产过程包括三个主要阶段,第一 阶段在空气中于200℃-400℃进行低温氧化, 第二阶段是在惰性气体中在1000℃左右进行 碳化处理,第三阶段则是在惰性气体中于 2000℃以上的温度作石墨化处理。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料
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。

它具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性能和较高的强度和硬度,因此在航空航天、汽车、机械等领域有着广泛的应用前景。

首先,陶瓷基复合材料的制备方法有多种,包括热压法、热等静压法、注射成型法等。

其中,热压法是一种常用的制备方法,通过将陶瓷粉末和增强材料粉末混合后,经过模具成型,再进行高温高压烧结而成。

这种方法制备的陶瓷基复合材料具有较高的密度和强度,适用于要求较高性能的领域。

其次,陶瓷基复合材料的增强材料多样,常见的有碳纤维、硅碳化物、氧化锆等。

这些增强材料能够有效提高陶瓷基复合材料的强度和韧性,使其具有更广泛的应用前景。

同时,通过合理选择和设计增强材料的类型和比例,可以使陶瓷基复合材料具有更优异的性能。

另外,陶瓷基复合材料的应用领域广泛,例如在航空航天领域,可以用于制造发动机零部件、导弹外壳等高温、高压、高速工作的零部件;在汽车领域,可以用于制造发动机缸套、刹车盘等耐磨损、耐腐蚀的零部件;在机械领域,可以用于制造轴承、刀具等需要耐磨损、耐高温的零部件。

最后,陶瓷基复合材料在实际应用中还面临着一些挑战,如制备工艺复杂、成本较高、易受到裂纹和断裂等。

因此,需要进一步研究和改进制备工艺,提高制备效率和降低成本,同时加强对陶瓷基复合材料的性能评价和监测,以确保其在各个领域的可靠应用。

综上所述,陶瓷基复合材料具有广阔的应用前景和发展空间,通过不断的研究和创新,相信它将在未来的材料领域发挥越来越重要的作用。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种将陶瓷作为基体,同时添加其他材料形成的复合材料。

它具有优异的高温性能、耐磨性、耐腐蚀性和机械性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子、能源和化工等领域。

本文将重点介绍陶瓷基复合材料的特点、制备方法和应用。

陶瓷基复合材料的特点有以下几个方面。

首先,它具有很高的耐高温性能。

陶瓷基复合材料可以在高温下长时间工作,不会烧结或软化,因此在航空航天和汽车引擎等高温环境中得到广泛应用。

其次,它具有优异的耐磨性。

陶瓷基复合材料的硬度和抗磨损性能远远超过金属材料,可以用于制造耐磨件,如轴承、机械密封件等。

此外,它还具有较高的抗腐蚀性能和较低的摩擦系数,可以用于制造化学装置和摩擦副。

陶瓷基复合材料的制备方法主要包括烧结法和浸渍法。

烧结法是将陶瓷粉末和其他材料混合后,通过高温加热使其熔结成型。

这种方法适用于制备纯陶瓷基复合材料,如氧化铝基陶瓷复合材料。

浸渍法是将陶瓷基体浸渍于其他材料溶液中,然后通过热处理使其形成复合材料。

这种方法可以制备各种类型的陶瓷基复合材料,如碳纤维增强陶瓷基复合材料和碳化硅增强陶瓷基复合材料。

陶瓷基复合材料在各个领域中都有广泛的应用。

在航空航天领域,它可用于制造发动机组件、航空轴承、导弹和卫星零部件等。

在汽车领域,它可用于制造发动机缸套、刹车片、活塞环等。

在电子领域,它可用于制造电子散热器、半导体器件等。

在能源领域,它可用于制造核燃料颗粒、核电站部件等。

在化工领域,它可用于制造化学反应器、蒸馏柱等。

综上所述,陶瓷基复合材料具有优异的高温性能、耐磨性、耐腐蚀性和机械性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子、能源和化工等领域。

随着科技的进步和材料制备技术的发展,陶瓷基复合材料的应用前景将更加广阔。

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料

碳/碳化硅陶瓷基复合材料一、简介陶瓷基复合材料(Ceramic matr ix composite ,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(Multiphase composite ceramic)或复相陶瓷(Diphase ceramic)。

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。

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。

其中,C/SiC 陶瓷基复合材料是其中一个非常重要的体系。

C/SiC 陶瓷基复合材料主要有两种类型, 即碳纤维/碳化硅(Cf /SiC)和碳颗粒/碳化硅(Cp/SiC)陶瓷基复合材料。

Cf /SiC 陶瓷基复合材料是利用Cf 来增强增韧SiC 陶瓷, 从而改善陶瓷的脆性, 实现高温结构材料所必需的性能, 如抗氧化、耐高温、耐腐蚀等;Cp/SiC 陶瓷基复合材料是利用Cp 来降低SiC 陶瓷的硬度, 实现结构陶瓷的可加工性能,同时具有良好的抗氧化性、耐腐蚀、自润滑等。

本文主要综述了Cf /SiC 陶瓷基复合材料的制备及应用研究现状,并且从结构和功能一体化的角度, 提出了采用软机械力化学法制备Cp 与SiC 复合粉体, 通过无压烧结得到强度、抗氧化性、耐腐蚀等性能以满足普通民用工业用的Cp/SiC 陶瓷基复合材料的制备技术及应用前景。

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班级: 材料081班学号: 0706100307 学生姓名: 莫国健陶瓷基复合材料摘要:材料是科学技术发展的基础,材料的发展可以推动科学技术的发展,材料主要有金属材料、聚合物材料、无机非金属材料和复合材料四大类。

其中复合材料是是最新发展地来的一大类,发展非常迅速。

最早出现的是宏观复合材料,它复合的组元是肉眼可以看见的,比如混凝土。

随后发展起来的是微观复合材料,它的组元肉眼看不见。

由于复合材料各方面优异的性能,因此得到了广泛的应用。

复合材料对航空、航天事业的影响尤为显著,可以说如果没有复合材料的诞生,就没有今天的飞机、火箭和宇宙飞船等高科技产品。

本文从纤维增强陶瓷基复合材料入手,综述了陶瓷基复合材料的特殊使用性能、界面增韧机理、制备工艺作了较全面的介绍,并对CMC的的研究现状、未来发展进行了展望。

关键词:陶瓷基复合材料、增强纤维、基体正文前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。

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。

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。

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。

界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相,其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能,因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能的影响具有重要的意义。

2.1界面的粘结形式(1)机械结合(2)化学结合陶瓷基复合材料往往在高温下制备,由于增强体与基体的原子扩散,在界面上更易形成固溶体和化合物。

此时其界面是具有一定厚度的反应区,它与基体和增强体都能较好的结合,但通常是脆性的。

2.2界面的作用陶瓷基复合材料的界面一方面应强到足以传递轴向载荷并具有高的横向强度;另一方面要弱到足以沿界面发生横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。

2.3强韧化技术2.3.1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。

对于脆性基体和纤维来说,允许的变形很小,因此变形吸收的断裂能也很少。

为了提高这类材料的吸能,只能是增加断裂表面,即增加裂纹的扩展路径。

2.3.2晶须增韧陶瓷晶须是具有一定长径比且缺陷很少的陶瓷小单晶,因而具有很高的强度,是一种非常理想的陶瓷基复合材料的增韧增强体。

2.3.3相变增韧相变增韧ZrO2陶瓷是一种极有发展前途的新型结构陶瓷,其主要是利用ZrO2相变特性来提高陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,使其具有优良的力学性能,低的导热系数和良好的抗热震性。

它还可以用来显著提高脆性材料的韧性和强度,是复合材料和复合陶瓷中重要的增韧剂2.3.4颗粒增韧用颗粒作为增韧剂,制备颗粒增韧陶瓷基复合材料,其原料的均匀分散及烧结致密化都比短纤维及晶须复合材料简便易行。

因此,尽管颗粒的增韧效果不如晶须与纤维,但如颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择得当,仍有一定的韧化效果,同时会带来高温强度、高温蠕变性能的改善。

所以,颗粒增韧陶瓷基复合材料同样受到重视,并开展了有效的研究工作。

2.3.5纳米复合陶瓷增韧纳米技术一出现,便在改善传统材料性能方面显示出极大的优势,该方面的研究有可能使陶瓷增韧技术获得革命性突破。

纳米陶瓷由于晶粒的细化,晶界数量会极大增加,同时纳米陶瓷的气孔和缺陷尺寸减小到一定尺寸就不会影响到材料的宏观强度,结果可使材料的强度、韧性显著增加。

2.3.5自增韧陶瓷如果在陶瓷基体中引入第二相材料,该相不是事先单独制备的,而是在原料中加入可以生成第二相的原料,控制生成条件和反应过程,直接通过高温化学反应或者相变过程,在主晶相基体中生长出均匀分布的晶须、高长径比的晶粒或晶片的增强体,形成陶瓷复合材料,则称为自增韧。

这样可以避免两相不相容、分布不均匀问题,强度和韧性都比外来第二相增韧的同种材料高。

三、陶瓷基复合材料的界面对材料整体性能的影响界面直接影响复合材料的整体力学性能。

纤维与基体间界面的主要作用有:(1)传递作用:由于纤维是主要的载荷承担者,因此界面必须有足够的结合强度来传递载荷,使纤维承受大部分载荷,在基体与纤维之间起到桥梁作用; (2)阻断作用:当基体裂纹扩展到纤维与基体间界面时,结合适当的界面能够阻止裂纹扩展或使裂纹发生偏转,从而达到调整界面应力,阻止裂纹向纤维内部扩展的效果。

当一垂直于纤维方向的裂纹穿入包埋单根纤维的基体时,随后的破坏机制界面对陶瓷基复合材料力学性能的影响分析可能为:基体断裂、纤维—基体界面脱粘、脱粘后摩擦、纤维断裂、应力重新分布、纤维拔出等。

对陶瓷基复合材料来说,纤维与基体的界面是控制材料性能的关键因素。

因此,研究界面对陶瓷基复合材料的力学性能的影响具有重要意义。

在纤维与基/SiC 体之间的界面反应将改变材料的界面强度,从而改变材料的性能。

例如:Cf复合材料的界面反应主要是Si原子向纤维内部的扩散。

戴永耀(音)等研究了Si原子通过C/SiC的界面进入碳纤维内部的过程,发现Si的扩散系数为8.2×f10-17m2/s到6×10-16m2/s,扩散自由能为76.9 kJ/mol,温度为900℃~1 300℃时,Si原子为自由态或与C原子形成SiC。

Kikuchi Shigeru研究结果表明:Si原子在沥青基纤维中的扩散速度远小于在PAN基纤维中的速度。

这个结果也表明沥青基碳纤维更适于制备Cf/SiC复合材料。

为改善陶瓷基复合材料的界面,最简单最有效的方法是通过纤维的表面涂层来实现,其工艺方法同抗氧化涂层。

Hojima Akira发现有B4C涂层的Cf/SiC复合材料在与不加涂层的Cf/SiC复合材料在同样的温度热处理时,Si几乎不扩散入碳纤维内部。

国外对陶瓷基复合材料及其界面的失效模式和失效机理已经作了不少的研究。

按界面模型的几何假设,可以将界面模型分为连续模型和离散模型。

连续模型又分为唯像学模型、半经验失效模型、剪切滞后模型断裂力学模型和连续损伤力学模型等;离散模型可以分为有限元模型、弹簧元模型和统计模型等。

四、陶瓷基复合材料的分类按增强材料形态分类,陶瓷基复合材料可分为颗粒增强陶瓷复合材料、纤维增强陶瓷复合材料、片材增强陶瓷复合材料。

按基体材料分类,陶瓷基复合材料可分为氧化物基陶瓷复合材料、非氧化物基陶瓷复合材料、碳/碳复合材料、微晶玻璃基复合材料。

五、陶瓷基复合材料的制备工艺陶瓷基复合材料的制备工艺主要有以下几部分组成:粉体制备、增强体(纤维、晶须)制备和预处理,成型和烧结。

5.1粉体制备粉体的性能直接影响到陶瓷的性能,为了获得性能优良的陶瓷基复合材料,制备出高纯、超细、组分均匀分布和无团聚的粉体是很关键的。

陶瓷粉体的制备主要可分为机械制粉和化学制粉两种。

化学制粉可获得性能优良的高纯、超细、组分均匀的粉体,是一类很有前途的粉体制备方法。

但是这类方法或需要较复杂的设备,或制备工艺要求严格,因而成本也较高。

机械法制备多组分粉体工艺简单、产量大,但得到的粉体组分分布不均匀,特别是当某种组分很少的时候,而且这种方法长会给粉体引入杂质。

除此外,还可用物理法,即用蒸发-凝聚法。

该方法是将金属原料加热到高温,使之汽化,然后急冷,凝聚成分体,该法可制备出超细的金属粉体。

5.2成型有了良好的粉体,成型就成了获得高性能陶瓷复合材料的关键。

坯体在成型中形成的缺陷会在烧成后显著的表现出来。

一般成型后坯体的密度越高则烧成的收缩就越小,制品的尺寸精度越容易控制。

陶瓷材料常用的成型方法有:5.2.1模压成型模压成型是将粉体填充到模具内部,通过单向或者双向加压,将粉料压成所需形状。

5.2.2等静压成型一般等静压成型是指将粉料装入橡胶或塑料等可变形的容器中,密封后放入液压油或者水等流体介质中,加压获得所需坯体。

5.2.3热压铸成型热压铸成型是将粉料与蜡(或其他有机高分子粘合剂)混合后,加热使蜡(或其他有机高分子粘合剂)熔化,是混合料具有一定流动性,然后将混合料加压注入模具,冷却后即可得到致密较结实的坯体。

5.2.4挤压成型挤压成型就是利用压力把具有塑性的粉料通过模具挤出,模具的形状就是成型坯体的形状。

5.2.5轧模成型轧模成型是将加入粘合剂的坯料放入相向滚动的压辊之间,使物料不断受到挤压得到薄膜状坯体的一种成型方法。

5.2.6注浆成型注浆成型是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性,将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆,然后注入多孔模具内(主要为石膏模),水分在被模具(石膏)吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层,脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体。

5.2.7流延法成型一种陶瓷制品的成型方法,首先把粉碎好的粉料与有机塑化剂溶液按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆,料浆从容器同流下,被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上,经干燥、固化后从上剥下成为生坯带的薄膜,然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯带作冲切、层合等加工处理,制成待烧结的毛坯成品。

5.2.8注射成型陶瓷料粉与热塑性树脂等有机溶剂在注塑机加热料筒中塑化后,由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的加工方法。

5.2.9泥浆渗透法泥浆渗透法是先将陶瓷基体坯料制成泥浆,然后在室温使其渗入增强预制体,再干燥就得到所需的陶瓷基复合材料坯体。

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