陶瓷基复合材料(1)

编辑ppt
2
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
编辑ppt
3
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
§6.1 概 述
1.何谓复合材料？ 是由有机高分子、无机非金属或金属等不同材料 通过复合工艺组合而成的。
复合材料是多相材料。它主要包括基体相和增强相。 2.基体相的作用： 基体相是一种连续相材料，它把增强相材料固结成一体， 并起着传递应力的作用；
无机非金属材料概论
增强相包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天 然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等，基体相则有高聚物(树 脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。 结构复合材料的特点：可根据材料在使用中受力的要求进行组 元选材设计，更重要的是还可进行复合结构设计，即增强相排 布设计，能合理地满足特殊要求并节约用材。
编辑ppt
10
C.6 复合材料
Βιβλιοθήκη Baidu
无机非金属材料概论
Types of composite based on the form of reinforcement
编辑ppt
11
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
Schematic illustration of principle of composite
3.增强相的作用： 增强相起承受应力(结构复合材料)和显示功能 (功能复合材料)的作用。
编辑ppt
4
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
4.为何要使用复合材料？ 与一般材料的简单混合有本质的区别，合理的材料设计， 可使复合材料既能保持原组成材料的重要特色， 又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分 不具备的许多优良性能。
例如，金属与陶瓷各有特点，金属及其合金的热稳定性 好，延展性和韧性好，但在高温下易氧化和蠕变，高温 强度低，抗腐蚀能力差；陶瓷耐火度高，耐腐蚀性强， 抗氧化，但脆性大，热稳定性不好。
金属陶瓷就是把二者结合成整体，集二者之优点，使之 具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损和膨胀 系数小等特点，用以制作工具材料、结构材料、耐热耐 腐蚀材料。
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
Chapter 6 陶瓷基复合材料 (Ceramic-Matrix Composites)
CMC
编辑ppt
1
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
聚合物、金属、陶瓷的工作温度极限
One relatively complex composite material is the modern ski. In this illustration, a cross-section of a high-performance snow ski, are shown the various components. The function of each component is noted, as well as the material that is used in its construction.
编辑ppt
13
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
编辑ppt
14
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
编辑ppt
15
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
编辑ppt
16
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
FIGURE 15.11
Schematic demonstration of
transformation toughening.
编辑ppt
5
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
5.复合材料的种类：
复合材料的种类繁多，分类方法亦不统一。
按性能分类： 结构复合材料、功能复合材料
a.结构复合材料是作为承力结构使用的材料， 基本上由能承受荷载的增强相与能连接增强体 成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。
编辑ppt
6
C.6 复合材料
(a) A crack prior to inducement of
the ZrO2 particle phase transformation.
(b) Crack arrestment due to the stress-
induced phase transformation.
编辑ppt
17
一、陶瓷基复合材料概述
b. 功能复合材料：具有某种特殊的物理或化学特性， 可根据其功能来分类，如导电、磁性、阻尼、摩擦、换能等。 功能复合材料一般由功能体组元(增强相)和基体组元(基体相) 组成，基体相不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加 强功能的作用。
编辑ppt
7
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
按制造成本和性能高低分类： 复合材料还可分为常用和先进两类。 常用复合材料如玻璃钢便是用玻璃纤维等性能较低的增强相与 普通高聚物(树脂)构成 。 价格低廉，得以大量发展，广泛用于船舶、车辆、化工管道和 贮罐、建筑结构、体育用品等，可代替钢材。
microstructures
编辑ppt
12
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
FIGURE 15.8 Schematic representations of (a) continuous and aligned, (b) discontinous and aligned, and (c) discontinuous and randomly oriented fiberreinforced composites.
先进复合材料： 高性能增强相(如碳纤维、芳纶等)与高性能耐热高聚物构成的 复合材料，后来又把金属基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能复 合材料包括在内。
编辑ppt
8
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
它们的性能优良，但价格相对较高，主要用于国防工业、航空 航天、精密机械、深潜器、机器人结构件和高档体育用品等。
特种陶瓷具有优秀的力学 性能、耐磨性好、硬度高 及耐腐蚀性好等特点，但 其脆性大，耐热震性能差， 而且陶瓷材料对裂纹、气 孔和夹杂等细微的缺陷很 敏感。
按基体相的材料种类分类， 分为金属基复合材料， 陶瓷基复合材料， 水泥基复合材料， 塑料基复合材料， 橡胶基复合材料等。
编辑ppt
9
C.6 复合材料
无机非金属材料概论
FIGURE 15.2 A classification scheme for the various
composite types discussed in this chapter.