复合材料的基体材料

复合材料的基体材料
热塑性基体的缺点: ?、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高，纤维浸渍困难，预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行， ?、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料，因耐热性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限制。

二、热固性基体热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。

不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，其中聚酯树脂用量最大，约占总量的80,，而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。

(一) 热固性树脂下表为一些常用的热固性树脂其它物理性能 1(不饱和聚酯树脂 1 不饱和聚酯树脂及其特点不饱和聚酯树脂是指有线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。

不饱和聚酯的种类很多，按化学结构分类可分为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。

不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较早，产量较多的一类，它主要应用于玻璃纤维复合材料。

由于树脂的收缩率高且力学性能较低，因此很少用它与碳纤维制造复合材料。

但近年来由于汽车工业发展的需耍，用玻璃纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展，价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。

不饱和聚酯的主要优点是: ,、工艺性能良好，
如室温下粘度低，可以在室温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制品，有多种措施来调节其工艺性能等; ,、固化后树脂的综合性能良好，并有多种专用树脂适应不同用途的需要; ,、价格低廉，其价格远低于环氧树脂，略高于酚醛树脂。

不饱和聚酯的主要缺点是: 固化时体积收缩率较大，成型时气味和毒性较大，耐热性、强度和模量都较低，易变形，因此很少用于受力较强的制品中。

2 交联剂、引发剂和促进剂 a 交联剂不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键，因而在热的作用下通过这些双键，大分子链之间可以交联起来，变成体型结构。

但是
(这种交联产物很脆，没有什么优点，无实用价值。

因此，在实际中经常把线型不饱和聚酯溶于烯类单体中，使聚酯中的双键间发生共聚合反应，得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。

烯类单体在这里既是溶剂，又是交联剂。

已固化树脂的性能，不仅与聚酯树脂本身的化学结构有关，而且与所选用的交联剂结构及用量有关。

同时，交联剂的选择和用量还直接影响着树脂的工艺性能。

应用最广泛的交联剂是苯乙烯，其它还有甲基丙烯甲酯、邻苯二甲酸
二丙烯酯、乙烯基甲苯、三聚氰酸三丙酯等。

b 引发剂引发剂一般为有机过氧化物，它的特性通常用临界温度和半衰期来表示。

临界温度是指有机过氧化物具有引发活性的最低温度。

在此温度下，过氧化物开始以可察觉的速度分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂以可以观察的速度进行固化。

半衰期是指在给定的温度条件下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。

一
些常见的过氧化物特性如下表所示。

几种有机过氧化物的特性 c 促进剂促进剂的作用是把引发剂的分解温度降到室温以下。

促进剂种类很多，各有其适用性。

对过氧化物有效的促进剂有，二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。

由于硫铝酸盐早强水泥中的石膏含量不足，故全部Ca OH 2被结合生产钙矾石。

因此，这种水泥硬化体孔隙中液相的pH值为11.5左右。

硫铝酸盐型低碱水泥是由30 ~ 40,的硫铝酸盐熟料与30,,70,的硬石膏制成的。

由于此种水泥的石膏含量较高，故?--2CaO.SiO2水化生产的Ca OH 2，几乎皆可与铝胶、石膏反应生成钙矾石，故使硬化体孔隙中液相pH值只有10.5左右。

在各种水泥水化生成物中，只有钙矾石的孔隙液相的pH值是最低的。

因此，到目前为止，硫铝酸盐型低碱水泥是水硬性胶凝材料中碱度最低的一种。

2、氯氧镁水泥氯氧镁水泥基复合材料是以氯氧镁水泥为基体，以各种类型的纤维增强材料及不同外加剂所组成，用一定的加工方法复合而成的一种多相固体材料，属于无机胶凝材料基复合材料。

它具有质量轻、强度高、不燃烧、成本低和生产工艺简单等优点。

氯氧镁水泥、也称镁
水泥，至今已有120多年的历史。

它是MgO―MgCl2―H20三元体系。

多年来因其水化物的耐水性较差，限制了它的开发和应用。

近年来，人们通过研究，在配方中引入不同类型的抗水性外加剂，改进生产工艺，使其抗水性大幅度提高。

使得氯氧镁水泥复合材料从单一轻型屋面材料，发展列复合地板、玻璃瓦、浴缸和风管等多种制品。

氯氧镁水泥中的主要成分分为菱苦土 MgO ，它是菱镁
矿石经800~850?煅烧而成的一种气硬性胶凝材料。

我国菱镁矿资源蕴藏丰富，截止1986年底统计，我国菱镁矿勘查储量达28亿吨，占世界储量的30,。

主要分布在辽宁、山东、四川、河北、新疆等地，其中辽宁约占全国贮量的35,。

开发利用这一巨大的资源优势，对于推动GR,复合材料的发展将起到不可估量的作用。

目前，镁水泥复合材料广泛采用的是玻璃纤维、石棉纤维和木质纤维增强材料，为改善制品性能还填加各种粉状填料如滑石粉、二氧化硅粉等及抗水性外加剂。

镁水泥复合材料生产方法，根据所用纤维材料的形式不同而异，有铺网法即用玻璃纤维网格布增强水泥砂浆、喷射法即用连续纤维切短后与水泥砂浆同时喷射到模具中、顶拌法即短切纤维与水泥砂浆通过机械搅拌混合后，浇铸注到模具中。

五、聚合物基体材料 1(聚合物基体的作用聚合物基体是FRP的一个必需组分。

在复合材料成型过程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程，与增强纤维复合成具有一定形状的整体，因而整体性能直接影响复合材料性能。

基体的作用主要包括以下四个部分 ?将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维间传递载荷，并使载荷均衡; ?基体决定复合材料的一些性能。

如复合材料的高温使用性能耐热性、横向性能、剪切性能、耐介质性能如耐水、耐化学品性能等; ?基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。

?基体保护纤维免受各种损伤。

此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。

2(聚合物基体材料的
分类用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热行为可分为热
固性及热塑性两类。

热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。

热塑性聚合物的形态特征按聚集态结构不同，这类固态高分子有非晶或无定形和结晶两类，而后者的结晶也是不完全的，通常的结晶度在20一85,范围。

热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。

热固性聚合物的形态特征聚合物基体按树脂特性及用途分为: 一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。

按成型工艺分为: 手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂等。

由于不同的成型工艺对树脂的要求不同，如粘度、适用期、凝胶时间、固化温度、增粘等，因而不同工艺应选用不同型号树脂。

3(固态高聚物的性能固态高聚物的力学性能强烈依赖于温度和加载速率时间，下图为典型高聚物的模量与温度关系。

典型高聚物的模量随温度变化热塑性非晶高聚物热塑性结晶半晶高聚物热固性高聚物高聚物存在三个特征温度: 玻璃化转变温度Tg，熔点Tm和粘流温度Tf。

在Tg以下，高聚物为硬而韧或硬而脆的团体玻璃态，模量随温度变化很小; 热塑性非晶高聚物热塑性结晶半晶高聚物热固性高聚物
温度达到Tg附近时，非晶高聚物转变成软而有弹性的橡胶态而半晶高聚物转
变为软而韧的皮革态; 热塑性非晶高聚物热塑性结晶半晶高聚物温度继续升高，高聚物达到流动温度Tf 非晶或Tm(结晶而成为高粘度的流体粘流态 ; 热塑性非晶高聚物热塑性结晶半晶高聚物热固性高聚物则由于不能熔融而在比较高的温度下发生分解。

热固性高聚物热塑性高聚物的玻璃化温度基本是固定的，而热固
性高聚物的玻璃化温度随交联度增加而增加，当交联度很高时，热固性高聚物达到Tg后可能无明显的软化现象。

4(聚合
物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则: (,)能够满足产品的使用需要; 如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性等。

高拉伸或剪切模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高FRP力学性能。

2 对纤维具有良好的浸润性和粘接力; 3 容易操作，如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小等。

4 低毒性、低刺激性。

5 价格合理。

传统的聚合物基体是热固性的，其最大的优点是具有良好的工艺性。

由于固化前，热固性树脂粘度很低，因而宜于在常温常压下浸渍纤维，并在较低的温度和压力下固化成型; 固化后具有良好的耐药品性和抗蠕变性; 热固性树脂的缺点是预浸料需低温冷藏且贮存期有限，成型周期长和材料韧性差。

热塑性基体的最重要优点是其高断裂韧性高断裂应变和高冲击强度，这使得FRP具有更高的损伤容限。

此外，热塑性树脂基体复合村料，还具有预浸料不需冷藏且贮存期无限、成型周期短、可再成型、易于修补、废品及边角料可再生利用等优点。

不同制备方法的氮化硅的一些物理性能氮化硅还具有热膨胀系数低，优异的抗冷热聚变能力，能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液，此外，还可耐熔融的铅、锡、镍、黄钢、铝等有色金属及合金的侵蚀且不黏留这些金属液。

2 氮化硼陶瓷基体以氮化硼 BN 为主要成分的陶瓷称为氮化硼陶瓷。

氮化硼是共价键化合物，有立方和六方两种晶型结构。

氮化硼可以分为下面的三种: ??--BN，这是一种六方晶型，层状结构类似于石墨，理论密度为2(27g,cm3。

? ? --BN，它一种立方晶型，结构和硬度都类似于钻石，理论密度为3(48g,cm3。

? ? --BN，它也是一种六方晶型，理论密度为3.48g/cm3。

由于六方晶型BN具有类似于石墨的结构，具有润滑性好和硬度低等特点，故称“白石墨”，在热压陶瓷过程中主要被当作脱模剂使用。

BN与石墨不同，是绝缘体，六方晶型BN的莫氏硬度为2，无明显熔点，升华分解
温度为3000?，理论密度2.27g/cm3。

BN的抗氧化性能优异，可在900?以下的氧化气氛中和2800?以下的氮气和惰性气氛中使用。

如果把BN粉末加入到氮化硅和氧化铝中，则混合物热导率 20? 为15.07~28.89W, m??K ，且随温度变化不大;热膨胀系数约为 5~7 *106,K，热稳定性好。

高纯BN电阻率为1011?.m(1000?高温下为102~104 ?.m ，介电常数为3.0~5.3，介电损耗因子为 2~8 *l04，击穿电压为950kV,cm，高温下也能保持绝缘性，耐碱、酸、金属、砷化镓和玻璃熔渣侵蚀，对大多数金属和玻璃熔体不润湿，也不反应。

3 碳化硅陶瓷基体以碳化硅SiC 为主要成分的陶瓷称为碳化硅陶瓷。

SiC是一种非常硬和抗磨蚀的材料，以热压法制造的SiC可以用来作为切割钻石的刀具。

SiC还具有优异的抗腐蚀性能，抗氧化性能。

SiC并不在自然界中存在，主要通过热压、烧结、反应烧结和化学气相沉积等制备技术获得。

SiC一般有两种晶型，即?--SiC 六方晶型和?--SiC 立方晶型，Si--C键属于典型的共价键。

为了提高陶瓷的致密程度，常添加MgO、Y2O3、B、C、Al等能够降低晶界能的粉末以促进烧结。

不同方法制备的SiC 的一些性能如下表所示。

不同方法制备的碳化硅的一些性能 , 碳化硼陶瓷基体以碳化硼 B4C 为主要成分的陶瓷称为碳化硼陶瓷。

B4C是一种低密度、高熔点、高硬度陶瓷。

碳化硼粉体是由B2O3和C在电弧炉中发生下列反应所得: ?游离碳含量可以用近似计量w游离碳,(128w总碳-27.7 /100 B4C粉末可以通过无压烧结、热压等制备技术形成致密的材料，其主要性能如下表所示: 四、无机胶凝材料无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。

在无机胶凝材料基增强塑料中，研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料。

它是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以短切纤维或连续纤维为增强材料组成的。

用无机胶凝材料作基体来生产纤维增强塑料尚是一种处于发展阶段的新型结构材料，其长期耐久性尚待进一步提高，其成型工艺尚待进一步完善，其应用领域有待进一步地开发。

1、水泥
基体材料 1 水泥基体材料具有以下五个特征 ? 水泥基体为多孔体系，其孔隙尺寸可由数“埃”到数百“埃’。

孔隙存
在不仅会影响基体本身的性能，也会影响纤维与基体的界面粘接。

? 纤维与水泥的弹性模量比小，因水泥的弹性模量比树脂的高，对多数有机纤维而言，纤维与水泥的弹性模量比甚至小于1，这意昧着在纤维增强水泥复合材料中应力的传递效应远不如纤维增强树脂。

? 水泥基材的断裂延伸率较低，在纤维尚未从水泥基材中拔出拉断前，水泥基材即行开裂。

?水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料,与纤维成点接触，故纤维的掺量受到很大限制。

而树脂基体在未固化前是粘稠液体，可较好地浸透纤维中。

故纤维的掺量可高些。

? 水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。

几种增强水泥基体用纤维和水泥性能比较见下表所示: 2 水泥基体的水化机理水泥水化过程是相当复杂的，其物理化学变化是多种多样的。

在硅酸盐熟料中，硅酸盐矿物硅酸三钙简写
C3S 、硅酸二钙简写C2S 约占75,;铝酸三钙简写C3A 和铁铝酸四钙简写C4AF 的固溶体约占20,。

硅酸三钙和硅酸二钙的主要水化反应产物是水化硅酸钙与Ca OH 2的晶体。

两种硅酸盐的水化反应可大致用下式表示: 简称CSH1式简称CSH2式在早期的水泥石中，主要是CSH 1 式型，系由熟料粒子向外辐射的针、刺、柱、管状的晶体(长约0.5~2um，宽一般小于0.2um)在末端变细，常在尖端有分叉。

CSH 2 式型与CSH 1 式型往往同时出现，粒子相互啮合成网络状。

CSH , 式型以集合体出现，粒径小于0.3um，是不规则的等径粒子。

Ca OH 2在早期大量生成，初生成时，为六角形的薄片，宽度由几十微米到100多
微米，以后逐渐增厚并失去六角形轮廓。

Ca OH 2晶体与水化硅酸钙交叉在一起，对水泥石的强度及其与集料颗粒、纤维的胶结起着主要作用。

CSH纤维状晶体，在水泥石长期水化中，仍继续存在，并且还可发育生长，有的可达几十微米。

长纤维网络起着改善水泥石本身强度和变形的作用。

水泥中的铁铝酸盐相在水化
时，可生成形态与结晶完全不同的三种水化产物:“钙矾石”、“单硫相”和“水化石榴石”的固溶体。

由于硅酸盐水泥水化过程中产生大量Ca OH 2，故其水泥石孔隙液相的pH值很高，一般在12.5~13.0。

硫铝酸盐熟料的主要矿物成分为无水硫铝酸钙[4，简写C4A3 SO3 ]与?--C2S。

当85~90%的硫铝酸盐熟料与10~15%的二水石膏粉磨可得硫铝酸盐型早强水泥。

在水化时，无水硫酸钙与二水石膏反应生成钙矾石与铝胶 AH3 ，其反应式如下: 另外，Ca OH 2与铝胶、二水石膏反应生成钙矾石、其反应式如下: 用于集电和电触头的金属基复合材料有:碳石墨纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强铝、铜、银及合金等。

功能用金属基复合材料所用金属基体均具有良好的导热、导电性和良好的力学性能，但有热膨胀系数大、耐电弧烧蚀性差等缺点。

通过在这些基体中加入合适的增强物就可以得到优异的综合物理性能，满足各种特殊需要。

例如，在纯铝中加入导热性好、弹性模量大、热膨胀系数小的石墨纤维、碳化硅颗粒就可使这类复合材料具有很高的导热系数与纯铝、铜相比和很小的热膨胀系数，满足了集成电路封装散热的需要。

随着材料科学的发展，还会出现更多品种的功能金属基复合材料。

三、陶瓷基体传统的陶瓷是指陶器和瓷器，也包括玻璃、水泥、搪瓷、砖瓦等人造无机非金属材料。

由于这些材料都是含二氧化硅的天然硅酸盐矿物质，如粘土、石灰石、砂子等为原料制成的，所以陶瓷材料也是硅酸盐材料。

随着现代科学技术的发展，出现了许多性能优异的新型陶瓷，它们不仅含有氧化物，还有碳化物、硼化物和氮化物等。

陶瓷是金属和非金属元素的固体化合物，其键合为共价键或离子键，与金属不同，它们不含有大量电子。

一般而言，陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度，化学性质非常稳定，耐热性、抗老化性皆好。

通常的陶瓷是绝缘体，在高温下也可以导电，但比金属导电性差得多。

虽然陶瓷的许多性能优于金属，但它也存在致命的弱点，即脆性强，韧性差，很容易因存在裂纹、空隙、杂质等细微缺陷而破碎，引起不可预测的灾难性后果，因而大大限制了陶瓷作为承
载结构材料的应用。

近年来的研究结果表明，在陶瓷基体中添加其它成分，如陶瓷粒子、纤维或晶须，可提高陶瓷的韧性。

粒子增强虽能使陶瓷的韧性有所提高，但效果并不显著。

40年代，美国电话系统常常发生短路故障，检查发现在蓄电池极板表面出现一种针状结晶物质。

进一步的研究结果表明，这种结晶与基体极板金属结晶相似，但强度和模量都很高，并呈胡须状，故命名晶须。

最常用的晶须是碳化物晶须。

其强度大，容易掺混在陶瓷基体中，已成功地用于增强多种陶瓷。

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，它们一般应具有优异的耐高温性能，与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性能等。

常用的陶瓷基体主要包括:玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。

下表是一些陶瓷材料的物理和机械性能。

一些陶瓷材料的物理和机械性能 , 玻璃玻璃是通过无机材料高温烧结而成的一种陶瓷材料。

与其它陶瓷材料不同，玻璃在熔体后不经结晶而冷却成为坚硬的无机材料，即具有非晶态结构是玻璃的特征之一。

在玻璃坯体的烧结过程中，由于复杂的物理化学反应产生不平衡的酸性和碱性氧化物的熔融液相，其粘度较大，并在冷却过程中进一步迅速增大。

一般当粘度增大到一定程度约10 12Pa s 时，熔体硬化并转变为具有固体性质的无定形物体即玻璃。

此时相应的温度称为玻璃化转变温度 Tg 。

当温度低于Tg时，玻璃表现出脆性。

加热时玻璃熔体的粘度降低，在达到某一粘度约10 8 Pa.s 所对应的温度时，玻璃显著软化，这一温度称为软化温度 ,f 。

Tg和Tf的高低主要取决于玻璃的成分。

2 玻璃陶瓷许多无机玻璃可以通过适当的热处理使其由非晶态转变为晶态，这一过程称为反玻璃化。

由于反玻璃化使玻璃成为多晶体，透光性变差，而且因体积变化还会产生内应力，影响材料强度。

所以，通常应当避免发生反玻璃化过程。

但对于某些玻璃，反玻璃化过程可以控制，最后能够得到无残余应力的微晶玻璃，这种材料称为玻璃陶瓷。

为了实现反玻璃化，需要加入成核剂如TiO2 。

玻璃陶瓷具有热膨胀系数小、力学性能好和导热
系数较大等特点，玻璃陶瓷基复合材料的研究公国内外都受到重视。

3 氧化物陶瓷基体作为基体材料使用的氧化物陶瓷主
要有A1203，MgO，SiO2，ZrO2，莫来石即富铝红柱石，化学式为
3A12O3??,SiO2 等，它们的溶点在2000 ?以上。

氧化物陶瓷主要为单相多晶结构，除晶相外，可能还含有少量气相气孔。

微晶氧化物的强度较高，粗晶结构时，晶界面上的残余应力较大，对强度不利。

氧化物陶瓷的强度随环境温度升高而降低，但在1000 ?以下降低较小。

因此，氧化物陶瓷基复合材料应避免在高应力和高温环境下使用。

这是由于A12O3和ZrO2的抗热震性较差，SiO2在高温下容易发生蠕变和相变。

虽然莫来石具有较好的抗蠕变性能和较低的热膨胀系数，但使用温度也不宜超过1200 ? 。

1 氧化铝陶瓷基体以氧化铝 Al2O3 为主要成分的陶瓷称为氧化铝陶瓷，氧化铝仅有一种热动力学稳定的相态，即?--Al2O3 ，属六方晶系。

氧化铝陶瓷包括高纯氧化铝瓷，99氧化铝瓷，95氧化铝瓷和85氧化铝瓷等品种，其氧化铝含量质量分数依此为99(9,、99,、95,和85,，烧结温度依次为1800?、1700?、1650?和1500?。

以 ?--Al2O3和3Al2O3.2SiO2为主晶相的称为刚玉--莫来石瓷，主要原料为高岭土、氧化铝和少量膨润土，烧结温度为1350?左右，主要性能见下表所示。

一些陶瓷材料的物理和机械性能 ?--Al2O3被氧化锆粉体增韧近年来发展较为普遍，其原理是: 氧化锆有四方相和单斜相两种形态，当氧化锆和氧化铝的粉体混合并加热至1500?左右，氧化锆粒子从四方相向单斜相形态转变，从而导致体积改变，吸收能量，减缓微观裂纹尖端的应力集中，从而起到增韧氧化铝的作用。

2 氧化锆陶瓷基
体以氧化锆 ZrO2 为主要成分的陶瓷称为氧化锆陶瓷。

氧化锆密度5.6~5.9 g / cm3，熔点2175 ?。

氧化锆在1100?时，从单斜相迅速转变为四方相，此可逆转变伴随有7,,9,的体积变化。

由于氧化锆具有可逆相变，故在氧化锆陶瓷的烧结过程中加入适量CaO、MgO等与ZrO2结构近似的氧化物作为稳定剂，形成稳定的立
方相结构。

稳定的氧化锆陶瓷的比热容和导热系数小，韧性好，化学稳定性良好，高温时具有抗酸性和抗碱性。

4 非氧化物陶瓷非氧化构陶瓷是指不合氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物。

它们的特点是耐火性和耐磨性好，硬度高，但脆性也很强。

碳化物和硼化物的抗热氧化温度约900~1000 ?。

氮化物略低些，硅化物的表面能形成氧化硅膜，所以抗热氧化温度达
1300~1700 ?。

氮化硼具有类似石墨的六方结构，在高温 1360 ? 和高压作用下可转变成立方结构的?~氮化硼，耐热温度高达2000 ? ，硬度极高，可作为金刚石的代用品。

1 氮化硅陶瓷基体以氮化硅 Si3N4 为主要成分的陶瓷称氮化硅陶瓷。

氮化硅陶瓷有两种形态，即?和? 两种六方晶型，由于氮化硅中Si-N键结合强度高，属难烧结物质。

氮化硅陶瓷主要制备技术有烧结氮化硅，热压氮化硅HPSN ，反应化合氮化硅 RBSN ，化学气相沉积 CVD 氮化硅等。

各种制备技术所需的工艺条件各不相同，所得氮化硅的性能也有所差异。

如反应化合氮化硅比热压氮化硅有较低的抗氧化性，另外，在HPSN制备技术中，MgO作为通常的烧结助剂加入后与 ?-Si3N4表面含有的SiO2形成液相的硅化镁，这些硅化镁渗透在Si3N4颗粒中间，成为?-Si3N4渗析的通道。

从微
观结构的HPSN颗粒中可以看到，少量硅化镁表层的存在是导致1200?以上氮化硅强度降低的主要原因。

在HPSN制备技术中，除了加入MgO外，还可以加人
Y2O3、CeO2和ZrO2等作为烧结助剂。

下表中列出了不同制备方法的氮化硅的一些物理性能。

钛有两种晶形，?--钛具有六方密堆积排列结构，低于885?时稳定; ?--钛是体心立方结构，高于885?时稳定。

金属铝能提高钛由?向?相转变的温度，所以铝是?相钛的稳定剂。

而大多数其他合金元素 Fe、Mn、Cr、Mo、V、Nb、Ta 能降低钛由?向?相转变的温度，所以是?相钛的稳定剂。

钛在较高的温度中能保持高强度，优良的抗氧化和抗腐蚀性能。

它具有较高的强度,质量比和模量,质量比，是一种理想的航空、宇航应用材料。

钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧。