陶瓷复合材料的增韧
陶瓷基复合材料的增韧研究进展（综述）
摘要：陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，但是陶瓷材料的脆性问题一直制约着陶瓷材料的发展。近年来，人们在提高陶瓷的韧性方面取得了众多成果。本文介绍了近五年来国内外关于纳米陶瓷基复合材料的增韧问题的研究进展，并对陶瓷基复合材料的增韧进行了前景展望。
关键词：陶瓷基复合材料；增韧；研究进展
Research and Development of Toughening of Ceramic Matrix
Composites (A Review)
Zhou Kui
State Key Laboratory of Material Processing and Die&Mould Technology,
Huazhong university of science and technology
Abstract:Ceramic materials have outstanding performance at strength, high temperature resistance, corrosion resistance, but the development of ceramic materials has been restricted by the brittleness of ceramic materials.In recent years,many achievements in improving ceramic toughness has been made.In this paper,the research status about ceramic matrix composite toughening problem at home and abroad had been introduced and the prospect of ceramic matrix composite toughening was also proposed.
Keywords:ceramic matrix composites;toughening;research status
1、引言
陶瓷材料不管是在古代还是当今社会都是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。[1]陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，不仅可用作结构材料，由于其还具有某些特殊的性能，因此它也可作为功能材料。[2]
目前，新型的陶瓷材料正在以往使用金属的领域中得到应用，如发动机零部件、高温喷嘴、磨球、轴承、耐磨部件、刀具等。由于结构陶瓷固有的脆性，其具有灾难性破坏的致命弱点，使其可靠性较差，因此，改善陶瓷材料的韧性就成为直接关系到陶瓷材料在高科技领域中应用的关键。近年来，围绕陶瓷材料韧化这一关键性问题，已进行了大量而深入的基础研究，取得了不少突破性的进展。主要表现在以下几个方面：[3]
（1）发展了高纯、超细、均质的陶瓷粉体制备技术，最终提升陶瓷的韧性；
（2）开发出了流延法成型、轧膜成型、注射成型、挤制成型以及近年来出现的胶态成型等实用新型成型工艺；
（3）发展了热压烧结、热等静压烧结、气压烧结、微波烧结、自蔓延高温合成、等离子放电烧结等烧结新技术；
（4）在相平衡、反应热力学、动力学、胶体化学、表面和界面科学、烧结机理等基础研究方面均取得了不少突破性的新进展。
脆性是陶瓷材料的致命弱点，其其来源于高键能引起的缺陷敏感性，陶瓷材料的强韧化从本质上来讲，就是降低陶瓷对缺陷的敏感性。高模量是陶瓷材料的另一个显著特点，而高模量使陶瓷基复合材料表现出较高的裂纹敏感性，因此，陶瓷材料的韧化除了通过复合降低缺陷敏感性之外，还要降低复合材料的裂纹敏感性。[4]
陶瓷基复合材料的韧化涉及缺陷敏感性和裂纹敏感性两个方面，裂纹敏感性与增韧体的尺度有关，裂纹敏感性与界面行为和增韧体的长径比有关。为了实现陶瓷的增韧，对陶瓷基复合材料往往要求基体与增韧体之间呈弱界面结合，通过降低裂纹敏感性来提高韧性。[5]
2、陶瓷基复合材料的增韧
同一般金属相比，陶瓷材料的晶体结构复杂而表面能小，因此，它的强度、硬度、弹性模量、耐磨性及耐热性比金属优越，但塑性、韧性、可加工性、抗热震性及使用可靠性却不如金属。搞清陶瓷的性能特点及控制因素，是对陶瓷增韧十分重要的。[4]
事实上，陶瓷晶体之所以脆，是因为陶瓷晶体内缺少五个独立的滑移系，在受力作用下难于发生滑移引起的塑性变形以松弛应力，在显微方面其脆性根源是由于存在裂纹，且易于导致高度裂纹集中。从断裂力学的观点来看，克服陶瓷的脆性的关键是：一是要提高陶瓷材料抵抗扩展裂纹的能力，二是要减缓裂纹尖端的应力集中效应。陶瓷受外力作用，直至断裂时外力对每单位体积陶瓷所做的功称为陶瓷材料的断裂能。在裂纹扩展过程中，任何能为断裂能的提高做出贡献的能量损耗机制都有助于提高陶瓷材料的的韧性。[6]
陶瓷韧化可分为两类：一类是自增韧陶瓷，它是由烧结或热处理等工艺使其微结构内部自生出增韧相；另一类是在试样制备时加入起增韧作用的第二相（组元），如纤维增韧、晶须增韧及颗粒弥散增韧等。[3]
2.1 颗粒弥散增韧
陶瓷材料的颗粒弥散增韧指把第二相颗粒引入陶瓷基体中，使其弥散分布并引起增韧补强陶瓷基体的方法。这种增韧方式是通过第二相颗粒的弥散或者颗粒的移动，产生一定塑变、沿晶界面滑移带来蠕变、形成裂纹尖端屏蔽、主裂纹周围微开裂或裂纹桥，以及由于第二相与基体相热膨胀系数及弹性模量的失配导致的残余热应力与扩散裂纹尖端应力交互作用，使得裂纹产生偏转、分岔、桥联或者钉扎等效果，达到阻止裂纹扩展、提高断裂韧性的目的。[7]
由于颗粒增韧具有工艺简单、第二相容易分散、制品致密等优点，使得颗粒增韧陶瓷基复合材料在许多方面获得了应用。[3]
刘丽菲[8]利用Al2O3的弥散增韧作用，以Al2O3为增韧剂，采用高温烧结法制备了增韧氧化锆陶瓷，抗弯强度和断裂韧性分别达到1016MPa 和14.2MPa·m1/2。徐鹤[9]在其研究中将碳黑颗粒引入到ZrB2-SiC 材料中，采用传统热压烧结工艺，制备出了高抗热冲击性能的ZrB2-SiC-C 复合材料，添加碳黑后，复合材料的断裂韧性由 4.5MPa·m1/2增加到 6.57MPa·m1/2。Azhar A Z A 等人[10]研究了加入的粒子尺寸对ZTA-MgO陶瓷切削刀具的韧性的影响，结果表
明采用小粒径能获得韧性更好的切削刀具。Liu Y等人[11]则研究了纳米粒子对金属-陶瓷复合材料的断裂韧性的影响。
2.2 纤维、晶须增韧
纤维或晶须可有桥联、裂纹偏转(或分岔)和纤维拔出等多种增韧补强机理。产生桥联时, 纤维或晶须像桥梁一样,牵拉住两裂纹面，阻止裂纹进一步扩展。纤维或晶须与基体的结合面为弱结合面，当晶粒的断裂强度超过裂纹的扩张应力时，裂纹偏离原来的前进方向，沿纤维与基体的结合面扩展，引起界面解离，当扩张应力大于晶粒的断裂强度时，裂纹穿过晶粒。裂纹扩展路径呈现锯齿状，具有比平面裂纹更大的表面积和表面能，可以吸收更多的能量，起到增韧效果纤维或晶须拔出时与界面发生摩擦, 其作用机理与桥联相同。所以，适当的界面结合强度是此类增韧的前提。[7]
朱潇怡[12]设计了以纳米SiC为基体相、纳米TiN、SiC晶须为增强相的纳米复合碳化硅陶瓷体系,采用二步成型及无压液相烧结技术制备了SiC纳米复合陶瓷,断裂韧性达到7.84MPa·m1/2。刘笑笑等人[13]研究了碳纳米管对Sm2Zr2O7微观形貌、相结构以及断裂韧性的影响，结果表明:碳纳米管均匀分散在Sm2Zr2O7基体中，复合材料的断裂韧性高于纯Sm2Zr2O7试样,并且随着碳纳米管含量的增多,复合材料强度和韧性有所提高。Aguilar Elguézabal A等人[14]研究了Al2O3+ 70 wt% ZrO2纳米+ 2.5 wt% Al2O3晶须的复合材料的断裂韧性，结果表明该复合材料的断裂韧性比纯氧化铝陶瓷增加了62%。Kaya C等人[15]在其文献中介绍了一种廉价而且可靠的陶瓷基复合材料的加工路线，生产的产品得到了广泛的应用。
2.3 相变增韧
相变增韧是通过控制烧结工艺使内部的微观组织产生增韧相，是一种自增韧过程。相变需消耗大量能量，裂纹尖端应力松弛，可阻碍裂纹的进一步扩展。相变的体积膨胀使周围基体受压，促使其它裂纹闭合，从而提高断裂韧性和强度。在实际材料中究竟何种增韧机制起主导作用，在很大程度上取决于四方相向单斜相马氏体相变的程度高低及相变在材料中发生的部位。至今为止,利用部分稳定氧化锆的相变增韧是最为成功的增韧方法之一，但是由于许多脆性材料并不一定具备这种有利于增韧的相变，并且还受温度的影响较大，所以这种增韧方法还不能得到普遍应用。[7]
赵磊等人[16]考虑粒子相变与弧形微裂纹的联合效应，从理论上建立了含弧形微裂纹相变复合陶瓷的混合型裂纹增韧模型，得出相变对静止裂纹无增韧作用；相变对稳态扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变粒子的体积分数有关外，还与复合陶瓷的颗粒直径和弧形微裂纹的体积分数有关。娄本浊[17]系统的研究了Al2O3/TiO2纳米复相陶瓷的增韧机理后发现，对于1350℃烧结的ATZ陶瓷,其增韧机理为相变增韧和纳米颗粒增韧;对于1450℃的ATZ陶瓷烧结体,增韧机理主要为纳米颗粒增韧、微裂纹增韧，并且ATZ陶瓷体在1450℃烧结时的增韧效果优于1350℃烧结时的增韧效果。Seo Y H等人[18]在建立了立方Pb1? y La y(Zr1? x Ti x) O3在添加和不添加氧化锆的韧化模型后，提供了一条清晰的压电陶瓷增韧的途径。
2.4 自增韧
自增韧主要是通过工艺因素的控制，使陶瓷晶粒在原位形成有较大长径比的形貌，从而起到类似于晶须的补强增韧作用。自增韧陶瓷复合材料是通过在陶瓷基体中直接发生高温化学反应或者相变过程，在主金相基体中生长出均匀分布的晶须、棒状晶粒或晶片的增强体。近年来研究最多的自增韧陶瓷材料有Si3N4、Sialon等。[7]
刘维良等人[19]采用SHS 合成的α-Si3N4为原料，添加复合稀土氧化物Y2O3、Al2O3，采用热压烧结制备自增韧氮化硅，获得的样品抗弯强度为788.04MPa ，断裂韧性为12.45MPa·m1/2。刘春凤等人[20]选用不同离子尺寸的稀土氧化物单一或复合掺杂α-sialon 陶瓷，系统研究了陶瓷的相组成、晶粒形貌、微观结构以及力学性能与稀土元素的类型的关系。Sciti D等人[21]采用添加Si3N4或MoSi2并进行无压烧结制得了ZrB2-SiC自增韧复合陶瓷。Bucevac D[22]利用TiO2、B4C和C之间的原位反应制得TiB2体积分数为50% 的SiC-TiB2复合材料，最高的断裂韧度值为5.7 MPa·m1/2。
3、未来与展望
在实际增韧陶瓷材料中起增韧作用的机制不只有一种。[6,7]如在含有ZrO2相变韧化的陶瓷材料中，上述几种韧化机理常常相伴而生，即所谓复合韧化机理。这是由于任何陶瓷材料的晶粒尺寸都不是绝对均匀单一的，而是有一个尺寸分布范围。对于晶粒尺寸分布在某一范围内的ZrO2粒子来说，不同尺寸的晶粒将有其不同的韧化作用机理。各种增韧机理之间可以相互作用，但并非任意的几个增韧机理的叠加都会产生协同效应，协同增韧效果也不是几种增韧机理的简单叠加。因此深入研究各种增韧机理之间的相互作用是接下来的重要研究方向。[23,24] 多相复合陶瓷也是目前正广泛研究的对象。同其他复合材料一样，多相复合陶瓷也是一种可设计性强的非均质材料。通过对原材料的选择、各组分分布的设计和工艺条件的保证，可以使各种原组分材料的优点产生互补作用，从而得到综合性能优异的新型材料。[3]
随着仿生复合材料研究的深入，仿生复合陶瓷材料也越来越受到人们的重视，已经有不少学者开展了这方面的研究。[25-27]
陶瓷的脆性是由其共价键和离子键的本质所决定,人们是无法改变的。由于影响陶瓷韧性的因素很多，因而增韧的方法也复杂多样。同时，陶瓷材料的增韧效果不仅与其成分、烧成温度、晶粒尺寸等因素有关，而且还与烧结后的热处理工艺有关，因此，要获得最佳的增韧效果，还要解决材料优化设计和工艺优化设计的问题。通过多种途径的增韧补强将其韧性提高到接近铸铁或高强度铝合金的水平还是可能的,加上结构设计上的改进,先进陶瓷工业的应用将会有一个新的飞跃。[6,7]
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金属基陶瓷复合材料制备技术研究进展与应用* 付鹏，郝旭暖，高亚红，谷玉丹，陈焕铭 （宁夏大学物理电气信息工程学院，银川750021） 摘要综述了国内外在金属基陶瓷复合材料制备技术方面的最新研究进展与应用现状，展望了 国内金属基陶瓷复合材料的未来发展。 关键词金属基陶瓷复合材料制备技术应用 Development and Future Applications of Metal Matrix Composites Fabrication Technique FU Peng, HAO Xunuan, GAO Yahong, GU Yudan, CHEN Huanming (School of Physics & Electrical Information Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021) Abstract Recent development and future applications of metal matrix compositesfabrication technique are reviewed and some prospects of the development in metal matrix composites at home are put forward. Key words metal-based ceramic composites, fabrication technique, applications 前言：现代高技术的发展对材料的性能日益提高，单料已很难满足对性能的综合要求，材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。陶瓷的高强度、高硬度、高弹性模量以及热化学性稳定等优异性能是其主要特点，但陶瓷所固有的脆性限制着其应用范围及使用可靠性[1—3]。因此，改善陶瓷的室温韧性与断裂韧性，提高其在实际应用中的可靠性一直是现代陶瓷研究的热点。与陶瓷基复合材料相比，通常金属基复合材料兼有陶瓷的高强度、耐高温、抗氧化特性，又具有金属的塑性和抗冲击性能，应用范围更广，诸如摩擦磨损类材料、航空航天结构件、耐高温结构件、汽车构件、抗弹防护材料等。 1 金属基陶瓷复合材料的制备 金属基陶瓷复合材料是20世纪60年代末发展起来的，目前金属基陶瓷复合材料按增强体的形式可分为非连续体增强（如颗粒增强、短纤维与晶须增强）、连续纤维增强(如石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等)[4—6]。实际制备过程中除了要考虑基体金属与增强体陶瓷之间的物性参数匹配之外，液态金属与陶瓷间的浸润性能则往往限制了金属基陶瓷复合材料的品种。目前，金属基陶瓷复合材料的制备方法主要有以下几种。 1.1 粉末冶金法 粉末冶金法制备金属基陶瓷复合材料即把陶瓷增强体粉末与金属粉末充分混合均匀后进行冷压烧结、热压烧结或者热等静压，对于一些易于氧化的金属，烧结时通入惰性保护气体进行气氛烧结。颗粒增强、短纤维及晶须增强的金属基陶瓷复合材料通常采用此种方法，其主要优点是可以通过控制粉末颗粒的尺寸来实现相应的力学性能，而且，粉末冶金法制造机械零件是一种终成型工艺，可以大量减少机加工量，节约原材料，但粉末冶金法的生产成本并不比熔炼法低[7]。 1.2 熔体搅拌法 熔体搅拌法是将制备好的陶瓷增强体颗粒或晶须逐步混合入机械或电磁搅拌的液态或半
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、B 4 C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Si 3N 4 ·2SiO 2 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。 纤维拔出是纤维复合材料的主要增韧机制，通过纤维拔出过程的摩擦耗能，使复合材料的断裂功增大，纤维拔出过程的耗能取决于纤维拔出长度和脱粘面的滑移阻力，滑移阻力过大，纤维拔出长度较短，增韧效果不好，如果滑移阻力过小，尽管纤维拔出长度较长，但摩擦做功较小，增韧效果也不好，反而强度较低。因此，在构组纤维增韧陶瓷基复合材料时，应该考虑:纤维的强度和模量高于基体，同时要求纤维强度具有一定的Weibull分布；纤维与基体之间具有良好的化学相容性和物理性能匹配；界面结合强度适中，既能保证载荷传递，又能在裂纹扩展中适当解离，又能有较长的纤维拔出，达到理想的增韧效果。 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。陶瓷晶须目前常用的有SiC晶须， Si 3N 4 晶须和Al 2 O 3 晶须。基体常用的有ZrO 2 ,Si 3 N 4 ,SiO 2 ,Al 2 O 3 和莫来石等。黄政人等采 用30﹪（体积分数）SiC晶须增强莫来石，在SPS烧结条件下材料强度比热压高10﹪
陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景
——碳化物陶瓷基复合材料课程名称：复合材料 学生姓名：舒顺启 学号：200910204123 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 composites Abstract：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 application 1 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
陶瓷基复合材料增韧技术的研究进展_何柏林
第19卷第4期2009年8月 粉末冶金工业 POWDER MET ALLURGY INDUST RY Vo l .19No .4A ug .2009 收稿日期:2009-03-23 基金项目:江西省教育厅科研基金项目(编号:赣教技字[2007]426号) 作者简介:何柏林(1962-),男(汉),河南安阳人,教授,硕士生导师,主要从事复合材料表面强化研究。 陶瓷基复合材料增韧技术的研究进展 何柏林,孙 佳 (华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,江西南昌 330013) 摘 要:本文综述了陶瓷基复合材料的纤维增韧、晶须增韧、相变增韧、颗粒增韧、纳米复合陶瓷增韧、自增韧陶瓷增韧补强的方法、增韧效果及相关的增韧机理。最后,指出了陶瓷基复合材料增韧技术的研究现状和今后的发展方向。 关键词:陶瓷基复合材料;增韧机理;研究进展中图分类号:TQ174.1 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2009)04-0048-06 PROGRESS IN CERAM IC M AT RIX COM POSITE TOUGH ENING TECH NOLOGY HE Bo -lin ,SUN Jia (K ey L abo ra to ry of Convey ance and Equipment ,M inistry o f Education ,East China Jiaotong U niver sity ,Nanchang ,Jiang xi 330013,China ) Abstract :Several methods of toughening ce ramic co mposite such as fibe r to ug hening ,w hisker toughening ,phase transform ation to ug hening ,pa rticle toughening ,ceramic nano -composites toughening and self -toughening are review ed .The related toughening effects and mechanisms are also discussed .Finally ,the research status and direction are pointed out .Key words :ceramic m atrix composite ;toughening m echanism ;research status 现代陶瓷材料具有耐高温、硬度高、耐磨损、而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,几乎没有其它吸收能量的机制,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强劲的竞争潜力。 1 陶瓷基复合材料增韧技术 1.1 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。 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的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
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。其Al2O3含量一般在75～99.99%之间。通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“，含量在85%左右的为“85瓷“，含量在95%左右的为“95瓷“，含量在99%左右的为“99瓷“。 工业Al2O3是由铝钒土（Al2O3·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求不高的，一般通过化学方法来制备。电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000～2400C熔融制得，也称人造刚玉。 Al2O3有许多同质异晶体。根据研究报道过的变体有十多种，但主要有三种，即γ- Al2O3，β- Al2O3，α- Al2O3。Al2O3的晶体转化关系如下图，其结构不同，因此其性质也不同，在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。 γ- Al2O3，属尖晶石型（立方）结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。它的密度小。且高温下不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。 β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示（RO指碱土
金属氧化物，R2O指碱金属氧化物），其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积，Na＋完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电。 α- Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然办只存在α- Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。α- Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。它是三种形态中最稳定的晶型，电学性质最好，具有优良的机电性能。 Al2O3中的化学键是离子键，离子键也称“电价键”，它是由金属原子失去外层电子形成正离子，非金属原子取得电子形成负离子，互相结合形成的。离子键是依靠正负离子间静电引力所产生的化学键，它没有方向性也没有饱和性。A Al2O3陶瓷属于氧化物晶体结构，氧化物结构的结合键以离子键为主，它的分子式通常以AmXn 表示。A(或者B)表示与氧结合的正离子，n为离子数，x表示氧离子，n表示它的数量。大多数氧化物中的氧离子半径大于正离子的半径。所以它们的结构是以大直径的氧离子密堆排列的骨架，组成六方或面心立方点阵，小直径的正离子嵌入骨架的间隙处。这种陶瓷材料具有高的硬度和熔点。 陶瓷体的相组成中，晶相相对含量波动范围很大，通常特种陶瓷中晶相体相对含量较高。晶相对陶瓷材料性质有很大的影响。表中列出了一般陶瓷到特种陶瓷中的刚玉相(α- Al2O3)含量的变化及表现出的性能差异。
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 Aeroengine Abstract:The development and research status of ceramic matrix compositeswerereviewed in this paper. The main topics include the toughening mechanisms, the preparation progressand the application on aeroengine were introduced comprehensively. Also, the problems in the research and application of CMCswere presented. Finally, the future research aims and directions were proposed. Keywords: Ceramic matrix composites, Aeroengine, Fiber toughening,Preparation progress 1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。目前，耐热性能最好的镍基高温合金材料工作温度达到1100℃左右，而且必须采用隔热涂层，同时设计先进的冷却结构。在此需求之下，迫切需要发展新一代耐高温、低密度、低膨胀、高性能的结构材料[2]。在各类型新型耐高温材料中，
氧化铝陶瓷基复合材料概述
概述了氧化铝陶瓷基复合材料，并且对其一般的生产工艺金属间、氧化铝陶瓷基复合材料以及其应用领域作了介绍， 前言 氧化铝(Al2O3) 陶瓷材料具有耐高温、硬度大、强度高、耐腐蚀、电绝缘、气密性好等优良性能, 是目前氧化物陶瓷中用途最广、产量最大的陶瓷新材料。但是与其他陶瓷材料一样,该陶瓷具有脆性这一固有的致命弱点,使得目前Al2O3 陶瓷材料的使用范围及其寿命受到了相当大的限制。近年来, 在氧化铝陶瓷中引入金属铝塑性相的Al/Al2O3 陶瓷基复合材料是一个非常活跃的研究领域。 概述 金属间化合物的结构与组成它的两组元不同, 具有序的超点阵结构, 各组元原子占据点阵的固定位置, 最大程度地形成异类原子之间结合。由于其原子的长程有序排列以及金属键和共价健的共存性, 有可能同时兼顾金属的较好塑性和陶瓷的高温强度。在力学性能上, 有序金属间化合物填补了陶瓷和金属之间的材料空白区域。有序金属间化合物中, Ti - Al、Ni - Al、Fe - Al 和Nb-Al系等几个系列的多种铝化物更是特别受到重视。这些铝化物具有优异的抗氧化性、抗硫化腐蚀性和较高的高温强度, 密度较小, 比强度较高。 由于在空气中铝粉极易氧化而在表面形成Al2O3 钝化膜,使Al 粉和Al2O3 颗粒之间表现出很差的润湿性,导致烧结法制备Al/Al2O3 陶瓷材料烧结困难, 影响复合材料的机械性能[5]。挤压铸造和气压浸渍工艺浸渍速度快, 但是预制体中的细小空隙很难进一步填充[ 6], 而后发展的无压渗透工艺操作复杂,助渗剂的选择随意, 且作用机理复杂, 反而增加了工艺控制难度[7]。20世纪80年代初, 美国Lanxide公司提出了一种制备陶瓷基复合材料的新工艺定向金属氧化技术( DirectedMetal Ox-idation, 简称DMOX)。该工艺是在高温下利用一定阻生剂限制金属熔体在其他5个方向的生长, 使金属熔体与氧化剂反应并只单向生长即定向氧化。采用该方法制备的Al/ Al2O3 陶瓷材料在显微结构上表现为由立体连通的-Al2O3 基体与三维网状连通的残余金属和不连续的金属组成, 由于Al2O3 晶间纯净, 骨架强度高于烧结、浸渍等工艺制得的同类材料的强度[ 9]同时, 三维连通的金属铝具有良好的塑性, 从而使该复合材料具有更为良好的综合机械性能。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料论文 2015年5月5日 摘要：陶瓷基复合材料主要以高性能陶瓷为基体.通过加入颗粒、晶须、连续纤维和层状材料等增强体而形成的复合材料。如碳化硅、 氮化硅、氧化铝等，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低 等优点。陶瓷基复合材料的研究还处于较初级阶段，我国对陶瓷基复 合材料的研究则刚刚起步不久。 关键词：陶瓷基复合材料基体增强体强韧化机理制备技术 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。 正文 一、陶瓷基复合材料基本概述 陶瓷基复合材料的基体为陶瓷。如碳化硅、氮化硅、氧化铝等， 具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。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。碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计 参数的构件；其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。纤维增强陶瓷基复 合材料是改善陶瓷材料韧性的重要手段。目前常用的晶须是S iC和 A12O3,常用的基体则为Ai2O3,ZrO2,Si02,Si3N4以及莫来石等。 晶须具有长径比，含量较高时，桥架效应使致密化困难，引起了密度 的下降导致性能下降。颗粒代替晶须在原料的混合均匀化及烧结致密 化方而均比晶须增强陶瓷基复合材料要容易。常用的颗粒也是SiC、SisN’和A H O S等。陶瓷基复合材料发展迟滞，发展过程中也遇到了比其它复合材料更大的困难。陶瓷基复合材料的研究还处于较初级阶段，我国对陶瓷基复合材料的研究则刚刚起步不久。 二、陶瓷基复合材料的结构性能 （1）陶瓷能够很好地渗透进纤维点须和颗粒增强材料； （2）同增强材料之间形成较强的结合力； （3）在制造和使用过程中同增强纤维间没有化学反应； （4）对纤维的物理性能没有损伤；
陶瓷基复合材料(CMC).
第四节 陶瓷基复合材料（CMC） 1.1概述 工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点，已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、 发动机部件、热交换器、轴承等。陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，使韧性得以大幅度提高。表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高，而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、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注是介于离子键与共价键之间的混合键。 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。碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤
维之一。碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。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o 3。1ym，长30—lMy”)的小单晶体。从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、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o．1Z(Z为杨氏模量)，这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o．2Z。而相比之下．多晶的金属纤维和块状金属的拉伸强度只有o．025和o．o01f。在陶瓷基复合材料使用得较为普遍的是SiC、Al2O3、以及Si3N4N晶须。颗粒也是陶瓷材料中常用的一种增强体，从几何尺寸上看、它在各个方向上的长度是大致相同的，—般为几个微米。通常用得较多的颗粒也是SiC、Al2O3、以及Si3N4N。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须，但如恰当选择颗粒种类、粒径、含量及基体材料，仍可获得一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究。 在陶瓷材料中加入第二相纤维制成的复合材料是纤维增强陶瓷基复合材料，这是改善陶瓷材料韧性酌重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大高于其横向性能。在这种材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻．这样要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。图7—15为这一过程的示意图。当外加应力进一步提高时．由于基体与纤维间的界面的离解，同时又由于纤维的强度高于基体的强
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。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
陶瓷基复合材料项目申报材料
陶瓷基复合材料项目 申报材料 规划设计/投资分析/产业运营
陶瓷基复合材料项目申报材料 作为结构材料，陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点，然而呈现脆性，不能承受剧烈的机械冲击和热冲击等缺点，严重影响了它的实际应用。陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。 该陶瓷基复合材料项目计划总投资16727.94万元，其中：固定资产投资13328.38万元，占项目总投资的79.68%；流动资金3399.56万元，占项目总投资的20.32%。 达产年营业收入24721.00万元，总成本费用19543.40万元，税金及附加299.64万元，利润总额5177.60万元，利税总额6191.39万元，税后净利润3883.20万元，达产年纳税总额2308.19万元；达产年投资利润率30.95%，投资利税率37.01%，投资回报率23.21%，全部投资回收期5.81年，提供就业职位466个。 充分依托项目承办单位现有的资源或社会公共设施，以降低投资，加快项目建设进度，采取切实可行的措施节约用水。贯彻主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生、消防工程“同时设计、同时建设、同时投产”的总体规划与建设要求。 ......
陶瓷基复合材料项目申报材料目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望--...
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。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首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其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[2 ,3 ] ,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,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法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[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,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[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤
陶瓷基复合材料
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