先驱体转化陶瓷基复合材料的性能及应用研究进展

陶瓷基复合材料的研究进展及应用1. 引言陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和强化相组成的复合材料。

近年来，随着科技的进步和材料技术的发展，陶瓷基复合材料在各个领域得到了广泛的应用。

本文将对陶瓷基复合材料的研究进展及其应用进行全面、详细、完整且深入地探讨。

2. 陶瓷基复合材料的分类根据强化相的不同，陶瓷基复合材料可以分为颗粒增强型、纤维增强型和层状增强型三种类型。

其中，颗粒增强型陶瓷基复合材料的强化相是以颗粒的形式分散在陶瓷基体中的；纤维增强型陶瓷基复合材料的强化相则是以纤维的形式存在；层状增强型陶瓷基复合材料的强化相是通过层状复杂结构实现的。

3. 陶瓷基复合材料的制备方法陶瓷基复合材料的制备方法多种多样，常见的方法有以下几种：3.1 钎焊法钎焊法是将强化相和陶瓷基体通过钎料进行连接的方法。

钎料可以是金属或非金属，通过钎焊方法可以将两种材料牢固地连接在一起，形成复合材料。

3.2 熔融注射法熔融注射法是将强化相和陶瓷基体一起熔融，并通过注射成型的方法制备陶瓷基复合材料。

这种方法可以制备出形状复杂的复合材料，并且其性能均匀性较好。

3.3 助熔剂法助熔剂法是在陶瓷基体中添加助熔剂，使其在较低的温度下熔融并与强化相进行反应，从而制备出陶瓷基复合材料。

3.4 热压烧结法热压烧结法是将陶瓷粉末和强化相在高温高压下进行烧结，使其结合成复合材料。

这种方法可以制备出具有较高密度和优良性能的陶瓷基复合材料。

4. 陶瓷基复合材料的应用领域由于陶瓷基复合材料具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能，因此在许多领域得到了广泛的应用。

以下是陶瓷基复合材料的几个主要应用领域：4.1 航空航天领域陶瓷基复合材料具有轻质、高强度和耐高温的特点，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。

它可以用于制造发动机叶片、航空航天结构件等，提高航空航天器的整体性能。

4.2 光电子领域陶瓷基复合材料具有优异的光学性能和电子性能，因此在光电子领域有着广泛的应用。

耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料的制备和性能研究一、本文概述本文旨在探讨耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料的制备和性能研究。

我们将概述耐超高温陶瓷先驱体的基本概念、特性及其在极端环境下的应用需求。

随后，我们将详细介绍几种常见的耐超高温陶瓷先驱体的制备方法，包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积、聚合物前驱体法等，并分析其优缺点。

在此基础上，我们将探讨这些先驱体转化为陶瓷材料的过程及其影响因素。

接下来，我们将重点讨论耐超高温陶瓷复合材料的制备技术。

复合材料通过结合不同材料的优势，可以进一步提高陶瓷材料的耐高温性能和力学性能。

我们将介绍几种典型的复合增强方法，如纤维增强、颗粒增强和晶须增强等，并探讨这些增强方法对陶瓷复合材料性能的影响。

本文还将对耐超高温陶瓷及其复合材料的性能进行深入研究。

通过测试和分析材料的高温稳定性、热导率、抗热震性、力学性能等指标，我们将评估不同制备方法和增强技术对材料性能的影响。

这些研究将为耐超高温陶瓷及其复合材料在航空航天、能源、冶金等领域的应用提供理论依据和技术支持。

本文还将对耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料的研究前景进行展望，探讨未来可能的研究方向和应用领域。

通过本文的研究，我们期望能够为耐超高温陶瓷材料的制备和性能优化提供新的思路和方法，推动相关领域的科技进步和产业发展。

二、陶瓷先驱体及其复合材料的制备制备耐超高温陶瓷先驱体及其复合材料是一个复杂且需要精细控制的过程，主要包括先驱体的合成、复合材料的制备和后续处理三个步骤。

先驱体的合成是制备超高温陶瓷复合材料的第一步，其关键在于选择合适的原料和合成方法。

通常，我们会选择具有高温稳定性的化合物作为原料，如硅烷、硼烷等。

这些原料在适当的温度和压力条件下，通过化学反应合成出具有特定结构的先驱体。

合成过程中，需要严格控制反应条件，如温度、压力、反应时间等，以确保先驱体的结构和性能满足要求。

在得到先驱体后，下一步就是将其与增强材料（如碳纤维、陶瓷纤维等）复合，制备出陶瓷复合材料。

聚合物先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究进展涂建勇, 穆阳阳, 许海龙, 殷小玮, 成来飞（西北工业大学 超高温结构复合材料国防科技重点实验室，西安 710072）摘要：聚合物转化陶瓷（polymer derived ceramics ，PDCs ）制备技术简单，烧结温度低，可设计性强，40年来得到了极大的发展。

本文综述了多孔PDCs 的研究进展，包括模板法、发泡法、冷冻铸造技术、增材制造技术等制备方法；此外，还对陶瓷前驱体如聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷等分子侧链设计以调整陶瓷产物的组成、微结构、力学性能等的研究现状进行了综述；提出未来发展的方向是增材制造技术制备多孔PDCs 及陶瓷前驱体分子层面的设计。

关键词：多孔PDCs ；制备方法；增材制造技术；陶瓷前躯体分子设计doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000097中图分类号：TM285 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2019)04-0001-11聚合物转化陶瓷（polymer derived ceramics ，PDCs ）是通过热处理有机聚合物前驱体，经成型交联由热熔性聚合物转化为热固性聚合物，再经高温裂解最终获得陶瓷产物[1]；它是制备新型高温陶瓷材料的方法之一。

1960年，Ainger 等[2]和Chantrell 等[3]首先采用有机化合物作为陶瓷先驱体制备了非氧化物陶瓷。

之后Verbeek 等[4-5]分别于1973年和1974年在高温条件下，利用有机聚合物转化陶瓷技术制得直径较小的Si 3N 4/SiC 陶瓷纤维。

1975年，Yajima 等[6]首次实现了通过聚碳硅烷转化制备SiC 基陶瓷纤维。

截至目前，PDCs 相关的研究得到了极大的发展。

与传统的陶瓷制备方法相比，PDCs 制备方法的优点体现在四个方面：（1）传统聚合物成型方法，如注塑成型、挤出成型、树脂转化模塑（resin transfer molding ，RTM,）等方法均可以借助聚合物转化陶瓷法进行成型加工，克服了传统陶瓷由于高熔点导致难以加工成型的缺点[7]；（2）降低陶瓷的制备温度[8]；（3）可控制备不同陶瓷化程度的中间产物[9]；（4）可以利用前驱体聚合物的性质，如热解释放气体等来制备多孔陶瓷[9]。

先驱体转化法制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料的研究进展李涛;陈秋阳;匡乃航;王非;王智博【摘要】The research and development of continuous-fiber-reinforced ceramic matrix composites fabricated by pre-cursor-infiltration-pyrolysis was reviewed in this paper .The studies on precursor , fiber and properties were included .The ceramic matrix composites application and development prospects were pointed out at last .%介绍了先驱体转化法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究现状，简要综述了聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷3种先驱体的研究现状以及增强纤维的种类。

分析了陶瓷基复合材料的应用现状和今后的研究方向。

【期刊名称】《纤维复合材料》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P17-21)【关键词】先驱体转化法;先驱体;增强纤维;陶瓷基复合材料【作者】李涛;陈秋阳;匡乃航;王非;王智博【作者单位】驻哈尔滨地舰船配套军事代表室，哈尔滨150046;哈尔滨玻璃钢研究院，哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院，哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院，哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院，哈尔滨150036【正文语种】中文陶瓷材料具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀，弹性模量高，抗压强度大等优点，在耐高温领域有着较大的应用价值。

但是，陶瓷材料的脆性较大限制了其应用范围，连续纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous-Fibre-Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFRCMCs)克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的抗热震冲击能力[1]，同时它保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点，大幅度提高了单体陶瓷的韧性，近年来得到研究者的广泛关注[2]。

先驱体转化SiBCN陶瓷的制备、性能与应用
邵长伟;王驰原;龙鑫;王小宙
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2024(67)1
【摘要】先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。

先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。

近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。

本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN 陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN 陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。

【总页数】26页(P40-65)
【作者】邵长伟;王驰原;龙鑫;王小宙
【作者单位】国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TQ1
【相关文献】
1.活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用Ⅱ——复合材料的制备及其表征
2.SiBCN 陶瓷先驱体的制备和应用研究进展
3.SiBCN先驱体转化陶瓷的计算机模拟研究
4.SiBCN陶瓷先驱体固化及陶瓷化行为分析
5.一种先驱体转化陶瓷涂层的制备及其现场应用研究
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陶瓷基复合材料的研究进展及应用一、引言陶瓷基复合材料是一种新型的材料，具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点，在航空航天、汽车制造、电子器件等领域有广泛的应用。

本文将对陶瓷基复合材料的研究进展及应用进行详细的介绍。

二、陶瓷基复合材料的定义陶瓷基复合材料是以陶瓷为基础，添加多种增强剂和填充剂，通过化学反应或物理方法制备而成的一种新型复合材料。

其主要特点是具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点。

三、陶瓷基复合材料的分类根据增强剂和填充剂的不同，可以将陶瓷基复合材料分为以下几类：1. 碳纤维增强陶瓷基复合材料：碳纤维作为增强剂，可以提高材料的强度和刚度。

2. 硅酸盐增强陶瓷基复合材料：硅酸盐作为填充剂，可以提高材料的耐火性能和抗氧化性能。

3. 陶瓷颗粒增强陶瓷基复合材料：陶瓷颗粒作为填充剂，可以提高材料的耐磨性和耐蚀性。

四、陶瓷基复合材料的制备方法陶瓷基复合材料的制备方法包括以下几种：1. 热压法：将预先加工好的增强剂和填充剂与陶瓷粉末混合均匀，然后在高温高压下进行热压，使其形成一体化的复合材料。

2. 热处理法：将预先加工好的增强剂和填充剂与陶瓷粉末混合均匀，然后在高温下进行热处理，使其形成一体化的复合材料。

3. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶反应制备出纳米级别的氧化物粉末，再将其与增强剂和填充剂混合均匀，最后通过加热处理使其形成一体化的复合材料。

五、陶瓷基复合材料的应用由于其具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点，陶瓷基复合材料在以下领域有广泛的应用：1. 航空航天领域：陶瓷基复合材料可以用于制造飞机发动机叶片、导向叶片等高温部件。

2. 汽车制造领域：陶瓷基复合材料可以用于制造汽车刹车盘、排气管等高温部件。

3. 电子器件领域：陶瓷基复合材料可以用于制造高压电容器、电子封装等部件。

六、结论随着科学技术的不断发展，陶瓷基复合材料将有更广泛的应用前景。

本文介绍了其定义、分类、制备方法和应用领域，相信对读者对该材料有更深入的了解。

陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料是一类由陶瓷基体和其他增强相组成的新型材料，具有高温、耐磨、耐腐蚀等优异性能。

随着材料科学和工程技术的不断发展，陶瓷基复合材料在各个领域都得到了广泛的应用。

1. 陶瓷基复合材料的研究进展
近年来，针对陶瓷基复合材料的研究越来越深入，取得了一系列重要的进展。

首先，在材料的组成方面，研究人员通过添加不同的增强相，如纤维、颗粒和纳米材料等，有效地提高了陶瓷基复合材料的力学性能和导热性能。

其次，研究人员对陶瓷基复合材料的制备工艺进行了改进和优化，例如采用热压烧结、等离子烧结和化学气相沉积等方法，以获得更高的致密度和均匀的微观结构。

此外，利用先进的表征技术，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X 射线衍射仪等，研究人员能够深入了解陶瓷基复合材料的微观结构和相互作用机制。

2. 陶瓷基复合材料的应用
陶瓷基复合材料在诸多领域都有广泛的应用。

首先，在航空航天领域，陶瓷基复合材料因其轻质、高强度和抗腐蚀等特点被用于制作航空发动机和燃气涡轮等零部件。

其次，在能源领域，陶瓷基复合材料因其优异的耐高温性能被广泛应用于核能、太阳能和化学能源等方面，用于制作核反应堆壳体、太阳能电池板和燃料电池等。

此外，陶瓷基复合材料还在汽车制造、电子器件、医疗设备和化工等领域得到了应用，例如用于制作汽车刹车系统、电子封装材料和人工关节等。

摘要本文选用国内市场已经商品化的廉价易得含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)为原料，研究了HPSO-DVB体系的交联与裂解行为，以及聚硅氧烷转化制备陶瓷基复合材料的工艺以及材料的结构与性能进行了系统研究。

研究表明HPSO-DVB在氯铂酸的催化作用下才能有效交联固化；各组分的重量比例和温度是影响交联程度和陶瓷产率的关键因素。

运用红外光谱、热分析、拉曼光谱、X射线衍射对交联和裂解的产物及过程进行了表征。

结果表明，HPSO：DVB为2:1时，交联温度为120℃时，得到的交联体外观较好，为无色透明固体，符合成型需要，且陶瓷产率较高，为74.6％，是制备SiOC陶瓷基复合材料的合适先驱体。

裂解产物由Si、O、C元素组成，其中O全部与Si结合，C一部分与Si结合，另一部分以自由碳形式存在；裂解得到的陶瓷体为非晶态。

关键词：聚硅氧烷，陶瓷，先驱体，交联，裂解AbstractThis selection of the domestic market has been the commercialization of cheap and easy to get hydrogen polysiloxane (HPSO) and divinylbenzene (DVB) as a raw material, the cross-linking and cracking behavior HPSO-DVB system, as well as the conversion of polysiloxane Preparation of ceramic-based technology as well as the structure and properties of composite materials has been systematically studied. Studies show that HPSO-DVB in chloroplatinic acid catalysis can effectively crosslinking; each component weight ratio and temperature are the key factors affecting the degree of crosslinking and ceramic yield.The use of infrared spectroscopy, thermal analysis, Raman spectroscopy, x-ray diffraction to crosslinking and pyrolysis products and processes were characterized. The results showed that, HPSO:DVB 2:1, crosslinking temperature of 120℃, the resulting appearance is preferably crosslinked as a colorless transparent hard solid molding requires compliance, and high ceramic yield, 74.6% , is the preparation of SiOC ceramic matrix composites suitable precursor; cleaved product from Si, O, C of elements, all of which in combination with O Si, C and Si in part, to another part of the form of the free carbon; cleaved resulting ceramic body amorphous.Key Words: Polysiloxane，Ceramics，Precursor，Curing，Pyrolysis目录1 绪论 (5)1.1 先驱体转化陶瓷工艺概述 (5)1.2 先驱体陶瓷的发展历史及研究背景 (6)1.2.1 先驱体陶瓷的发展历史 (6)1.2.2先驱体陶瓷的研究背景 (7)1.3聚硅氧烷作为陶瓷前驱体制备陶瓷材料的研究情况 (8)1.3.1 制备陶瓷薄膜 (8)1.3.3 制备连接陶瓷材料 (9)1.3.4 制备多孔陶瓷材料 (9)1.4 聚硅氧烷的交联与热解 (10)1.5 Si-O-C陶瓷研究现状 (11)1.5.1 Si-O-C陶瓷的结构 (11)1.5.2 Si-O-C陶瓷的性能 (13)1.6 课题研究的主要内容与意义 (14)2 实验方法与测试技术 (15)2.1实验原料与实验设备 (15)2.1.1 实验原料 (15)2.1.2 实验设备 (16)2.2实验方案设计及实验过程 (16)2.2.1实验方案设计 (16)2.2.2 实验过程 (17)2.2.2工艺流程 (18)2.3 测试技术 (18)2.3.1 热分析 (18)2.3.2 红外光谱分析 (18)2.3.3拉曼光谱分析 (18)2.3.4 X射线衍射分析 (19)3 结果与分析 (20)3.1交联成型过程分析 (20)3.1.1 不同配比在不同交联温度条件下的样品形态分析 (20)3.1.2不同配比在不同交联温度条件下产物的的质量变化 (22)3.1.3不同配比在不同交联温度条件下样品的红外光谱分析 (23)3.2热解过程分析 (27)3.2.1交联体热解后的的样品形态分析 (27)3.2.2不同HPSO/DVB配比体系的热重与差热曲线分析 (28)3.2.3交联体经高温热处理后的拉曼光谱分析 (30)3.2.4交联体经高温热处理后的X射线衍射分析 (31)4 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (37)1 绪论纵观人类历史，材料的发展可以被誉为人类文明进步的里程碑。