陶瓷基复合材料论文52316

陶瓷基复合材料的性能及应用发展摘要：由于生产生活的需求，陶瓷基复合材料得到了广泛的关注，为了更好的了解这种新型材料，本文综述了陶瓷基复合材料的主要性能、应用及未来发展。

关键词：陶瓷基复合材料；性能；应用；研究发展；1. 前言陶瓷基体可以作为氮化硅、碳化硅等多种高温耐热结构陶瓷。

耐热陶瓷材料具有良好的热膨胀、热传导性能和氧化抗力，同时具有热冲击抗力、机械冲击抗力等性能。

这些优异性能主要是因为作为基体的陶瓷的化学结合更多地趋于离子键,其化学结合离子键的性能很强[1-3]。

但其致命的缺点就是脆性大，材料易断裂。

随着我国电子工业的快速稳步发展和电子宇宙线的开发,原子能合成工业的迅速兴起,电子激光合成技术、传感合成技术、光电融合技术等新一代技术的不断出现。

传统陶瓷无论在结构性能、品种和生产质量等方面都不能完全满足市场需求,因此对传统陶瓷进行了一系列的结构改变与技术创新,这便逐渐形成了陶瓷基复合材料。

为更好的将陶瓷基复合材料应用到生产生活领域，本文将对陶瓷基复合材料的性能进行总结，并对其应用和发展进行展望。

2. 陶瓷基复合材料的性能2.1 陶瓷基复合材料的物理和化学性能2.1.1热膨胀热膨胀的相容性对于复合材料性能的影响十分重要。

由于难以实现线膨胀系数的理想状态，因此通常用线膨胀系数对材料的热膨胀进行表征。

晶体具有各向异性，所以热应力极易导致多晶材料开裂。

在陶瓷基复合材料中,可以使弱界面也不发生界面脱粘的方法是增强体承压缩的残余应力。

2.1.2热传导裂纹、空洞和界面结合情况会对陶瓷基复合材料的热传导性能产生影响。

为使高速飞行器在运行过程中快速放热，避免因散热问题对飞行安全造成威胁，曾涛[4]等人设计了C/SiC陶瓷基梯度点阵热防护结构，这种结构为飞行器合理化散热提供了理论依据。

2.1.3氧化抗力导热率是高温陶瓷基复合材料氧化抗力的重要性能指标。

卢国峰[5]通过研究表明，Si–O–C界面层较高的氧化抗力可以使Si–C–N复合材料抗氧化性能得以提高。

陶瓷基复合材料[精选合集]第一篇：陶瓷基复合材料碳/碳化硅陶瓷基复合材料一、简介陶瓷基复合材料(Ceramic matr ix composite ,CMC)是在陶瓷基体中引入第二相材料, 使之增强、增韧的多相材料, 又称为多相复合陶瓷(Multiphase composite ceramic)或复相陶瓷(Diphase ceramic)。

陶瓷基复合材料是20 世纪80 年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料, 包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。

其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点,在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用, 成为理想的高温结构材料。

报道,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的首选材料。

鉴于此, 许多国家都在积极开展陶瓷基复合材料的研究, 大大拓宽了其应用领域, 并相继研究出各种制备新技术。

其中,C/SiC 陶瓷基复合材料是其中一个非常重要的体系。

C/SiC 陶瓷基复合材料主要有两种类型, 即碳纤维/碳化硅(Cf /SiC)和碳颗粒/碳化硅(Cp/SiC)陶瓷基复合材料。

Cf /SiC 陶瓷基复合材料是利用Cf 来增强增韧SiC 陶瓷, 从而改善陶瓷的脆性, 实现高温结构材料所必需的性能, 如抗氧化、耐高温、耐腐蚀等;Cp/SiC 陶瓷基复合材料是利用Cp 来降低SiC 陶瓷的硬度, 实现结构陶瓷的可加工性能,同时具有良好的抗氧化性、耐腐蚀、自润滑等。

本文主要综述了Cf /SiC 陶瓷基复合材料的制备及应用研究现状,并且从结构和功能一体化的角度, 提出了采用软机械力化学法制备Cp 与SiC 复合粉体, 通过无压烧结得到强度、抗氧化性、耐腐蚀等性能以满足普通民用工业用的Cp/SiC 陶瓷基复合材料的制备技术及应用前景。

高性能陶瓷基复合材料的制备与性能研究高性能陶瓷基复合材料是一种具有优异物理、化学和力学性能的材料，常被应用于各个领域，如电子、能源、航空航天等。

本文将介绍高性能陶瓷基复合材料的制备方法以及对其性能的研究。

一、制备方法在高性能陶瓷基复合材料的制备过程中，常用的方法包括前驱体浸渍法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法等。

前驱体浸渍法是一种将陶瓷材料浸渍到基底材料上的方法。

首先，将前驱体浸渍液制备好，然后将基底材料浸入浸渍液中，使其充分吸附。

接下来，通过热处理过程，使前驱体转化为陶瓷相，然后形成陶瓷基复合材料。

溶胶-凝胶法是一种通过溶胶凝胶转化制备陶瓷基复合材料的方法。

首先，将有机金属化合物与溶剂混合，形成溶胶。

然后，在适当的条件下，使溶胶发生凝胶化反应，形成凝胶。

接着，通过热处理使凝胶转化为陶瓷相。

化学气相沉积法是一种通过气相反应制备陶瓷基复合材料的方法。

该方法需要使用高温气体作为反应介质，将金属有机化合物或金属氯化物等反应物输送到基底材料上，经过反应生成陶瓷相。

二、性能研究高性能陶瓷基复合材料的性能研究主要包括物理性能、化学性能和力学性能等方面。

物理性能是指材料的热学、电学和光学性能等。

其中，热学性能可以通过热导率和热膨胀系数等参数进行研究。

电学性能可以通过电导率和介电常数等参数进行研究。

光学性能可以通过透光率和折射率等参数进行研究。

研究这些性能可以帮助人们更好地了解材料的特性以及能否满足特定应用需求。

化学性能是指材料与周围环境发生化学反应时的稳定性和耐腐蚀性等。

研究材料的化学性能可以确定其在特定环境中的抗腐蚀性能和长期稳定性。

这对于一些特殊环境下的应用尤为重要。

力学性能是指材料在受力情况下的表现，包括强度、硬度和韧性等。

研究材料的力学性能可以帮助人们更好地了解其承载能力以及在应力加载下的变形行为。

这对于材料在结构和工程领域的应用具有重要意义。

综上所述，高性能陶瓷基复合材料的制备与性能研究至关重要。

通过选择合适的制备方法，并对其性能进行综合研究，可以为该类材料的应用提供科学依据和指导。

张峰Z09016133陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料概述：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。

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。

法国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，取得满意的使用效果。

陶瓷基复合材料制造工艺1 粉末冶金法工艺流程：原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂） 均匀混合（球磨、超声等） 冷压成形 （热压）烧结适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料2浆体法（湿态法）为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。

其混合体为浆体形式。

混合体中各组元保持散凝状。

即在浆体中呈弥散分散采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料3反应烧结法用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料几乎无收缩外，还具有以下优（1）增强剂的体积比可以相当大；（2）可用多种连续纤维预制体；（3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于陶瓷的烧结温度，因此可避免纤维的损伤。

此方法最大的缺点是高气孔率难以避免。

4、液态浸渍法用此方法制备陶瓷基复合材料，化学反应熔体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首要考虑的问题，这些因素直接影响着材料的性能。

陶瓷熔体可通过毛细作用渗入增强剂预制体的孔隙。

施加压力或抽真空将有利于浸渍过程。

假如预制体中的孔隙呈一束束有规则间隔的平行通道，则可用Poisseuiue方程计算出浸渍高度h：h = √（γr t cosθ）/ 2η式中r 是圆柱型孔隙管道半径；t 是时间；γ是浸渍剂的表面能；θ是接触角；η是粘度。

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ＳiＣ和Ａ12Ｏ3,常用的基体则为A12O3,ZrO２,SiＯ２,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面均比晶须增强陶瓷基复合材料要容易。

常用的颗粒也是SiC、Ｓi3N４和Ａ12O3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。

河南理工大学复合材料论文陶瓷基复合材料的发展状况院 (系): 材料学院专业: 无机非金属材料班级: 材料08-3班学号: 310806010328学生姓名: 赵志龙指导教师: 廖建国 __2011年6月12号陶瓷基复合材料的发展状况摘要：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C/SiC入手，综述了陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite，fCMC）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、基体正文一、陶瓷基复合材料的定义与特性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，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(CMC)由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，是制造推重比10 以上航空发动机的理想耐高温结构材料。

一方面，它克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的断裂韧性；另一方面，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。

陶瓷基复合材料在航天领域的应用概念：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。

金属间化合物增强陶瓷基复合材料研究现状及发展前景摘要：陶瓷材料由于具有强度高、抗氧化、耐高温、热膨胀系数低和密度小等优良性能，因而在许多方面的应用是一般金属材料和高分子材料无法替代的。

但是它的致命弱点——大脆性却大大限制了其更广泛的应用。

因此，改善陶瓷的韧性已成为陶瓷材料获得进一步应用的核心问题。

由于金属间化合物原子的长程有序排列和原子间金属键与共价键共存的特性，其使用温度介于金属超硬合金和陶瓷之间。

金属间化合物相对于金属是脆性材料，而相对于陶瓷又具有一定的塑性，其性能介于金属和陶瓷之间，制备金属间化合物/陶瓷基复合材料可使金属和陶瓷各自的缺点通过彼此的优点所弥补。

关键字：金属间化合物陶瓷基复合材料性能应用0.引言金属间化合物的性能介于金属和陶瓷之间，其结构与性能不同于其金属组元，而是一种长程有序的超点阵结构，因而具有许多特殊的物理化学性能和力学性能。

与金属材料相比，金属间化合物密度小、抗氧化性能好、熔点高、硬度高、抗蠕变和抗疲劳性能好，并具有许多特殊的物理化学性能和力学性能，特别是一些金属间化合物的强度在特定温度范围内随温度升高而升高。

金属间化合物的种类非常多，近年来国内外主要集中于对 Ti-Al、Ni-Al、Fe-Al 等含铝金属间化合物的研究[1]。

Fe-Al金属间化合物中最受关注是Fe3Al与FeAl合金［2］。

Fe-Al 金属间化合物室温脆性大、塑性差，改善其室温脆性，提高其强度是重要的研究方向。

目前研究最多的是Ni3-Al金属间化合物，尤其是对于其在中间温度时的反常流变应力做了较深入的探索。

许多Ni3-Al基合金已应用于铸造、锻压和高温熔炼。

NiAl合金比目前的Ni基高温合金质量轻，且具有高熔点、优良的抗氧化性能以及高的热导率，但是由于其低温下的断裂韧性差以及高温强度低、抗蠕变能力差，使其在结构材料方面的应用受到限制。

许多文献报道，由于NiAl合金熔点高、密度低、热导率大，抗氧化和抗腐蚀性能优异，多年来一直用作高温合金零件的表面防护涂层。

陶瓷基复合材料的结构与力学性能研究引言：陶瓷基复合材料是一类具有高温、高硬度、高强度和耐磨损等特点的先进材料。

在现代工业领域中，陶瓷基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。

本文将重点探讨陶瓷基复合材料的结构和力学性能研究。

1. 陶瓷基复合材料的基本结构陶瓷基复合材料由两个或多个互不相容的材料相互结合而成。

其中，陶瓷基质通常由氧化铝、碳化硅或氮化硅等陶瓷材料构成，而增强相可以是碳纤维、陶瓷纤维或颗粒等。

这种结构可以大大提高陶瓷材料的韧性和强度。

2. 结构对力学性能的影响陶瓷基复合材料的结构对其力学性能具有重要影响。

例如，增强相的分布和形状可以影响材料的强度和断裂韧性。

此外，结构还会影响材料的硬度、热膨胀系数和导热性能等。

3. 界面结构的研究在陶瓷基复合材料中，界面结构起着至关重要的作用。

界面结构的好坏直接影响着材料的力学性能和耐久性。

因此，许多研究都集中于探索和改善复合材料的界面结构。

例如，采用表面改性技术可以提高界面的粘结强度，从而增加材料的韧性和强度。

4. 纤维长度对复合材料性能的影响陶瓷基复合材料中的纤维长度也是一个重要的参数。

研究表明，较长的纤维可以提高材料的韧性和强度。

这是因为较长的纤维能够更好地承受应力，并且在断裂前能够吸收更多的能量。

5. 组织结构的优化陶瓷基复合材料的组织结构是进一步提高其力学性能的重要途径。

通过控制材料的组织结构，可以实现材料的多功能化。

例如，可以通过合理的制备工艺来调控材料的孔隙率和孔隙分布，提高材料的密度和机械性能。

此外，可以通过添加纳米颗粒来调节材料的导热性能和电磁性能。

6. 材料的破坏机制陶瓷基复合材料的破坏机制十分复杂，常见的破坏形式有纤维断裂、界面剥离和基质破裂等。

了解材料的破坏机制对于改善材料的力学性能至关重要。

通过研究破坏机制，可以选择适当的增强相和界面材料，增加材料的韧性和耐久性。

结论：陶瓷基复合材料具有独特的结构和优越的力学性能，在各个领域有着广泛的应用前景。

陶瓷材料论文陶瓷基复合材料论文：密集烤烟房用氧化铝-堇青石换热陶瓷材料的制备摘要：本文以矿物原料制备了氧化铝-堇青石换热陶瓷材料，研究了其密度、抗热震性能和热导率等性能，并将其用于烤烟生产工艺中。

研究结果表明，随着温度的提高，样品的热导率也有所提高，烧结收缩率也增大；随着堇青石含量的增加，铝矾土含量的降低，样品热导率先增加后降低，并在堇青石含量为20%，1300℃温度下烧结时达到最大值4.69W/(m·K)。

此时样品的密度为2.78g/cm3，抗热震性能良好。

关键词：天然矿物；热导率；抗热震；氧化铝；堇青石1 引言目前密集烤房供热系统中绝大部分使用钢制金属换热器，而且大部分使用耐硫酸露点腐蚀性能较差的普通低碳钢。

使用高温下耐酸的合金钢材，可提高耐腐蚀性、延长换热器使用寿命，但由于耐酸高温合金钢价格比较高，耐腐蚀性也不是很理想。

因此，研究开发耐腐蚀性好、性价比高的新型换热器材料将成为一个重要的发展方向。

氧化铝晶体在常温下热导率为30W/m·℃，小于氧化铍、氮化铝、金刚石和碳化硅等材料的热导率值，而其原料来源广、成本低廉、制造工艺简单的优势却是上述材料远远不能相比的。

但氧化铝陶瓷的热膨胀系数较大，抗热震能力较差，这些缺点在很大程度上限制了其应用范围，也未见以氧化铝陶瓷作为换热器材料使用的报道。

向氧化铝陶瓷中掺杂堇青石，制备氧化铝-堇青石复合陶瓷，则可以大大改善其高温热物理性能，从而可能将氧化铝陶瓷的应用拓展至热工行业。

湖北省烟叶公司和武汉理工大学绿色建筑材料及制造教育部工程研究中心的研究人员以矿物原料制备了氧化铝-堇青石换热陶瓷材料，并研究了其密度、热导率和抗热震等性能，提出了较好的配方和热处理制度，希望能为这种新型陶瓷换热器材料进一步工业化生产与推广提供有益参考。

2 实验2.1实验原料及方案实验主要原料为山西孝义产铝矾土、河南登封产堇青石、广西三环产钾长石、陕西铜川上店土，白云石和碳酸钡作为添加剂少量使用,所用原料的主要化学组成见表1。