陶瓷基复合材料简介ppt课件
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3、陶瓷基复合材料的增强体
短纤维： 长纤维增韧陶瓷基复合材料虽然性能优越，但它的制
备工艺复杂，而且纤维在基体中不易分布均匀。 因此，将长纤维剪短（小于3mm），再与集体粉末混
合，经过一定工艺，亦可实现增韧效果。
（2）晶须： 晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，
其直径约为0.2~1μm，长度约为几十微米，由于其具有细小 组织结构、缺陷少，而具有很高的强度和模量。
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4、陶瓷基复合材料的应用
（2）航空航天与燃气轮机： 可用于涡轮机燃烧室覆壁、涡轮盘、导向叶片和螺栓
等，可以减小质量，提高燃烧效率，减少有害气体排放， 节省冷却系统。
20
4、陶瓷基复合材料的应用
在航空航天领域，用陶瓷基复合材料制作的导弹的 头锥、火箭的喷管、航天飞机的结构件、绝热瓦、外部 燃料箱等也具有良好的效果。
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。
10
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
刀不能砍、剁、砸、撬等。
14
4、陶瓷基复合材料的应用
家居送礼必备良品 高 端 大 气 上 档 次
低 调 奢 华 有 内 涵
15
4、陶瓷基复合材料的应用
（1）机械与汽车工业： 可用于制作机械加工刀具、滑动构件、模具、耐磨轴
承、喷嘴等； 汽车零部件方面，如火花塞、密封装置、吸气/排气
阀、涡轮转子等。
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4、陶瓷基复合材料的应用
SiC陶瓷件
陶瓷基复合材料制作的滑动构件
17
4、陶瓷基复合材料的应用
SiCw增韧的细颗粒Al2O3陶瓷复合材料已成功用于工业 生产制造切削刀具：
SiCw/Al2O3复合材料钻头
18
4、陶瓷基复合材料的应用
法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制作超高速 列车的制动器件，而且取得了传统的制动器件所无法比拟的 磨擦、磨损特性，实现了较好的应用效果。
各种无机非金属化合物为原料制成，具有
独特的力学、电学、磁学、光学、化学等
性能，主要用于化工、冶金、机械、电子、
能源和一些新技术中。
结构陶瓷
特种陶瓷 功能陶瓷
china
ceremic
6
1、陶瓷简介
陶瓷材料具有高强度、高硬度、低密度、耐高 温、耐磨损、耐腐蚀等优良的性能，但其脆性大的 弱点限制了它的广泛应用，陶瓷的韧化问题成为了 人们研究的重点。
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4、陶瓷基复合材料的应用
陶瓷刀具：
优点：
❖ 耐磨，高硬度，硬度为9，仅次于金刚石(10)，只要不摔至 地面、不砍或剁等，正常使用的情况下永远都不需要磨刀；
❖ 轻薄锐利，无毛细孔，不会藏污纳垢，易清洗；
❖ 非金属铸造不会生锈，切食物无金属味残留等。
缺点：
❖ 韧度低，比较脆，高处摔落易崩口、缺角或断裂，所以陶瓷
China
4
1、陶瓷简介
wenku.baidu.com
陶瓷
（按物理 性能分类）
陶器：结构疏松，具有一定吸水率， 不透明
瓷器：结构致密，基本不吸水，有 一定透光性
炻器：介于两者之间
5
1、陶瓷简介
陶瓷
（按概念和 用途分类）
传统陶瓷：用粘土、长石、石英等天然原 料制成，主要用作建筑、卫生、以及工业 用陶瓷.
特种陶瓷：又称精细陶瓷、现代陶瓷，以
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。
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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。
提高陶瓷韧性的途径主要有以下几个方面： （1）提高陶瓷致密度，减少表面裂纹; （2）细化晶粒; （3）加入具有增韧效果的成分，制成陶瓷基复合材料。
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2、陶瓷基复合材料的基体
（1）氧化物陶瓷基体 （2）氮化物陶瓷基体 （3）碳化物陶瓷基体 （4）玻璃和玻璃陶瓷基体 （5）其他陶瓷基体
（1）氧化物陶瓷基体： 主要有Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷等。 例如ZrO2陶瓷具有高强度、高硬度和高耐化学腐蚀
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
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2、陶瓷基复合材料的基体
（2）氮化物陶瓷基体： 主要是氮与过渡族金属（如钛、钒、铌、锆、钽
和铪）的化合物，还有Si3N4中固溶有铝和氧但仍保持 Si3N4结构的氮化物陶瓷。
21
4、陶瓷基复合材料的应用
22
4、陶瓷基复合材料的应用
GE公司将陶瓷基复合材料应用于飞机涡轮转子叶片， 使总重降低了约455kg，相当于发动机质量的6%。不但材 料本身比金属合金材料轻，而且还能减少冷却系统的重量， 大大节约了成本。
23
4、陶瓷基复合材料的应用
璃纤维、硼纤维等；
按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向长纤维增 强复合材料和多向长纤维增强复合材料。
单向长纤维增强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优于其横向性 能；另外，许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具 有优良的性能，这就要需要多向长纤维增强复合材料。
常用的有SiC、Al2O3、Si3N4等陶瓷晶须。
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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。
陶瓷基复合材料简介
1
复合材料
（按基体类型分类）
聚合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 水泥基复合材料 碳基复合材料
2
1、陶瓷简介 2、陶瓷基复合材料的基体 3、陶瓷基复合材料的增强体 4、陶瓷基复合材料的应用 5、陶瓷基复合材料的前景展望
3
1、陶瓷简介
昌南 （景德镇）
china
chinaware
3、陶瓷基复合材料的增强体
短纤维： 长纤维增韧陶瓷基复合材料虽然性能优越，但它的制
备工艺复杂，而且纤维在基体中不易分布均匀。 因此，将长纤维剪短（小于3mm），再与集体粉末混
合，经过一定工艺，亦可实现增韧效果。
（2）晶须： 晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，
其直径约为0.2~1μm，长度约为几十微米，由于其具有细小 组织结构、缺陷少，而具有很高的强度和模量。
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4、陶瓷基复合材料的应用
（2）航空航天与燃气轮机： 可用于涡轮机燃烧室覆壁、涡轮盘、导向叶片和螺栓
等，可以减小质量，提高燃烧效率，减少有害气体排放， 节省冷却系统。
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4、陶瓷基复合材料的应用
在航空航天领域，用陶瓷基复合材料制作的导弹的 头锥、火箭的喷管、航天飞机的结构件、绝热瓦、外部 燃料箱等也具有良好的效果。
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。
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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
刀不能砍、剁、砸、撬等。
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4、陶瓷基复合材料的应用
家居送礼必备良品 高 端 大 气 上 档 次
低 调 奢 华 有 内 涵
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4、陶瓷基复合材料的应用
（1）机械与汽车工业： 可用于制作机械加工刀具、滑动构件、模具、耐磨轴
承、喷嘴等； 汽车零部件方面，如火花塞、密封装置、吸气/排气
阀、涡轮转子等。
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4、陶瓷基复合材料的应用
SiC陶瓷件
陶瓷基复合材料制作的滑动构件
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4、陶瓷基复合材料的应用
SiCw增韧的细颗粒Al2O3陶瓷复合材料已成功用于工业 生产制造切削刀具：
SiCw/Al2O3复合材料钻头
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4、陶瓷基复合材料的应用
法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制作超高速 列车的制动器件，而且取得了传统的制动器件所无法比拟的 磨擦、磨损特性，实现了较好的应用效果。
各种无机非金属化合物为原料制成，具有
独特的力学、电学、磁学、光学、化学等
性能，主要用于化工、冶金、机械、电子、
能源和一些新技术中。
结构陶瓷
特种陶瓷 功能陶瓷
china
ceremic
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1、陶瓷简介
陶瓷材料具有高强度、高硬度、低密度、耐高 温、耐磨损、耐腐蚀等优良的性能，但其脆性大的 弱点限制了它的广泛应用，陶瓷的韧化问题成为了 人们研究的重点。
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4、陶瓷基复合材料的应用
陶瓷刀具：
优点：
❖ 耐磨，高硬度，硬度为9，仅次于金刚石(10)，只要不摔至 地面、不砍或剁等，正常使用的情况下永远都不需要磨刀；
❖ 轻薄锐利，无毛细孔，不会藏污纳垢，易清洗；
❖ 非金属铸造不会生锈，切食物无金属味残留等。
缺点：
❖ 韧度低，比较脆，高处摔落易崩口、缺角或断裂，所以陶瓷
China
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1、陶瓷简介
wenku.baidu.com
陶瓷
（按物理 性能分类）
陶器：结构疏松，具有一定吸水率， 不透明
瓷器：结构致密，基本不吸水，有 一定透光性
炻器：介于两者之间
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1、陶瓷简介
陶瓷
（按概念和 用途分类）
传统陶瓷：用粘土、长石、石英等天然原 料制成，主要用作建筑、卫生、以及工业 用陶瓷.
特种陶瓷：又称精细陶瓷、现代陶瓷，以
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。
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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。
提高陶瓷韧性的途径主要有以下几个方面： （1）提高陶瓷致密度，减少表面裂纹; （2）细化晶粒; （3）加入具有增韧效果的成分，制成陶瓷基复合材料。
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2、陶瓷基复合材料的基体
（1）氧化物陶瓷基体 （2）氮化物陶瓷基体 （3）碳化物陶瓷基体 （4）玻璃和玻璃陶瓷基体 （5）其他陶瓷基体
（1）氧化物陶瓷基体： 主要有Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷等。 例如ZrO2陶瓷具有高强度、高硬度和高耐化学腐蚀
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
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2、陶瓷基复合材料的基体
（2）氮化物陶瓷基体： 主要是氮与过渡族金属（如钛、钒、铌、锆、钽
和铪）的化合物，还有Si3N4中固溶有铝和氧但仍保持 Si3N4结构的氮化物陶瓷。
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4、陶瓷基复合材料的应用
22
4、陶瓷基复合材料的应用
GE公司将陶瓷基复合材料应用于飞机涡轮转子叶片， 使总重降低了约455kg，相当于发动机质量的6%。不但材 料本身比金属合金材料轻，而且还能减少冷却系统的重量， 大大节约了成本。
23
4、陶瓷基复合材料的应用
璃纤维、硼纤维等；
按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向长纤维增 强复合材料和多向长纤维增强复合材料。
单向长纤维增强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优于其横向性 能；另外，许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具 有优良的性能，这就要需要多向长纤维增强复合材料。
常用的有SiC、Al2O3、Si3N4等陶瓷晶须。
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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。
陶瓷基复合材料简介
1
复合材料
（按基体类型分类）
聚合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 水泥基复合材料 碳基复合材料
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1、陶瓷简介 2、陶瓷基复合材料的基体 3、陶瓷基复合材料的增强体 4、陶瓷基复合材料的应用 5、陶瓷基复合材料的前景展望
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1、陶瓷简介
昌南 （景德镇）
china
chinaware