陶瓷基复合材料论文

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。

陶瓷基先进复合材料的高温力学性能研究陶瓷基先进复合材料（ceramic matrix composites，CMCs）是一种重要的新型结构材料，具有优异的高温力学性能。

本文将对陶瓷基先进复合材料的高温力学性能进行研究，探讨其原因和影响因素。

一、陶瓷基先进复合材料的高温力学性能陶瓷基先进复合材料由陶瓷基体和增强相组成，其中陶瓷基体具有高温抗氧化性、耐高温蠕变性和低热膨胀系数等优良性能，增强相具有高强度和高模量等特点。

因此，陶瓷基先进复合材料在高温环境下具有出色的力学性能。

在高温下，陶瓷基先进复合材料通常表现出较低的热膨胀系数和较高的耐热疲劳性能。

其低热膨胀系数可以降低在不同温度下材料的热应力，减少热应力引起的开裂和破坏；而耐热疲劳性能指材料在高温循环加载下的抗裂纹扩展和断裂性能，能够保证材料长期在高温下稳定工作。

此外，陶瓷基先进复合材料还具有较高的强度和模量。

其高强度可以使材料在高温条件下具有更好的承载能力和抗拉伸性能，从而保证使用时的可靠性；而高模量可以提高材料的刚性和抗变形性能，降低在高温下的塑性变形。

二、影响陶瓷基先进复合材料高温力学性能的因素1.组分和制备工艺：陶瓷基先进复合材料的组分和制备工艺直接影响其力学性能。

合适的组分能够使不同相之间的界面结合更加牢固，提高材料的强度和韧性；而合理的制备工艺可以降低材料的孔隙率、提高微观组织的均匀性，从而改善材料的高温力学性能。

2.界面行为：界面在陶瓷基先进复合材料的高温力学性能中起着重要的作用。

强化相和基体之间的界面结合状态会影响材料的强度和断裂韧性。

良好的界面结合可以抑制裂纹的扩展，提高材料的高温抗拉伸能力。

3.氧化行为：陶瓷基先进复合材料在高温环境下容易发生氧化反应，导致材料的氧化损伤。

氧化层的形成会影响材料的力学性能，尤其是材料的抗氧化性能。

因此，控制氧化行为可以有效改善材料的高温力学性能。

三、陶瓷基先进复合材料的应用前景陶瓷基先进复合材料由于其卓越的高温力学性能，在航空航天、能源、汽车和机械等领域具有广阔的应用前景。

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。

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。

贝壳的结构仿生——层状陶瓷基复合材料摘要论述了贝壳的结构仿生材料——层状陶瓷复合材料的性能特点，从基体及夹层材料的类型选择推ヅ洹⒔峁股杓啤⒐ひ詹问 难∪⒃鋈偷幕 啤⒅票阜椒ǖ确矫娼樯芰说鼻安阕刺沾芍票腹ひ占际醯难芯拷 梗淮有阅芗敖峁沟确矫嫣教至嗽诟春喜牧戏⒄怪心壳按嬖诘奈侍狻?关键词：贝壳仿生；层状复合陶瓷；基体材料；夹层材料；增韧机制；制备方法引言众所周知，陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、重量轻等很多优点，在能源、冶金、石油化工、航天航空等领域有着广泛的应用前景。

但是，陶瓷材料本身脆性大，对缺陷十分敏感，导致使用可靠性和可重复性差，限制了其应用。

因此增加陶瓷材料的韧性提高其使用可靠性，一直是结构陶瓷材料研究的重点。

陶瓷的层状复合是大自然中贝壳等生物材料的一种结构仿生设计。

贝壳类生物材料是由95以上的脆性文石晶体和少量的壳角蛋白以强弱相间的层状形式复合而成的这种结构具有比一般文石晶体高得多的综合机械性能。

层状复合陶瓷也是在脆性的陶瓷层间加入不同材质的较软或较韧的材料层制成。

这种结构的材料在应力场中是一种能量耗散结构能克服陶瓷突发性断裂的致命缺点。

当材料受到弯曲或冲击时裂纹多次在层界面处受到阻碍而钝化和偏折有效地减弱了载荷下裂纹尖端的应力集中效应。

同时这种材料的强度受缺陷影响较小是一种耐缺陷材料。

这种结构可使陶瓷的韧性得到很大改善。

1. 贝壳的结构和成分贝壳根据形成的方式和组成结构不同分为3层。

最外层为角质层，是硬蛋白质的一种，能耐酸的腐蚀；中间的棱柱壳层，它占据壳的大部分，由角柱状的方解石构成，角质层和棱柱层只能由外套膜背面边缘分泌而成；内层为珍珠层，也由角柱状方解石构成，它由外套膜的全表面分泌形成，并随着贝类的生长而增厚，富有光泽，珍珠层是最强韧的部分。

珍珠层组成相的95是文石晶体（正交结构碳素钙），其余是有机基质和少量的水，因此，它是一种天然的陶瓷基复合材料。

虽然贝壳珍珠层的组成中有近95是普通陶瓷碳酸钙，但其综合力学性能，特别是断裂韧性，比单个单相碳酸钙高2-3 个数量级，研究表明，其中的文石晶体呈多边形。

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。

高性能陶瓷基复合材料的研究与开发1. 引言在现代科技的推动下，高性能材料的需求日益增加。

陶瓷材料因其优异的性能特点和广泛的应用领域受到了广泛关注。

然而，传统的陶瓷材料在强度、韧性和耐磨性等方面存在一定的局限性。

为了克服这些问题，高性能陶瓷基复合材料应运而生。

2. 高性能陶瓷基复合材料的定义和分类高性能陶瓷基复合材料指的是将陶瓷基体与其他材料（如金属、高聚物等）进行复合形成的材料。

根据复合方式的不同，可以将其分为层状复合材料、颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料等几个类别。

这些复合材料能够充分发挥各自材料的优点，同时弥补各自的缺陷，从而取得了出色的性能。

3. 高性能陶瓷基复合材料的研究与开发现状目前，高性能陶瓷基复合材料的研究与开发取得了一系列重要突破。

以颗粒增强复合材料为例，研究人员通过控制颗粒尺寸和分布、优化界面结合等方法，成功提高了复合材料的强度和韧性。

此外，纤维增强复合材料在航空航天、汽车等领域的应用也取得了不俗的成绩。

不仅如此，还有研究者通过引入碳纳米管、高分子单体等新材料，进一步提升了复合材料的性能。

4. 高性能陶瓷基复合材料的应用前景由于高性能陶瓷基复合材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损等诸多优点，其应用前景广阔。

在航空航天领域，可以应用于飞机发动机、导弹外壳等高强度、高温环境下的部件。

在汽车制造行业，可以用于制造车身、引擎零部件等，提高汽车的安全性和燃油效率。

同时，高性能陶瓷基复合材料还广泛应用于新能源、生物医学、电子器件等领域。

5. 高性能陶瓷基复合材料的挑战与改进尽管高性能陶瓷基复合材料在性能和应用领域上取得了重要进展，但仍面临一些挑战。

首先，复合材料的制备过程较为复杂，需要控制好各种工艺参数才能得到理想的材料。

其次，复合材料的界面结合也是一个关键问题，界面的结合强度会影响整个材料的性能。

因此，进一步提高复合材料的制备工艺和界面结合技术是未来的重点研究方向。

6. 结论高性能陶瓷基复合材料是材料科学领域的研究热点，也是未来材料发展的重要方向之一。

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S iC和A12O3,常用的基体则为Ai2O3,ZrO2,Si02,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而均比晶须增强陶瓷基复合材料要容易。

常用的颗粒也是SiC、SisN’和A H O S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。

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。

——碳化物陶瓷基复合材料课程名称：复合材料学生姓名：***学号：************班级：材料091班日期：2012年12月22日——碳化物陶瓷基复合材料摘要：本文综述了陶瓷基复合材料的发展历史,介绍了陶瓷基复合材料的制备工艺,详细阐述了陶瓷基复合材料的性能与应用,分析了陶瓷基复合材料存在的问题，并展望了陶瓷基复合材料未来发展趋势。

关键词：陶瓷基复合材料、制备工艺、性能、应用Ceramic matrix composites research present situation and the development prospect--Carbide ceramic matrix compositesAbstract：This paper reviews the ceramic base composite material, the development history of ceramic matrix composites is introduced the preparation process, elaborated the ceramic matrix composites, the properties and the application of the analysis of the ceramic base composite material existing problems, and prospects the ceramic matrix composites future development trend.Key words：Ceramic matrix composites, preparation process, performance and application1 引言陶瓷基复合材料是近二十年来发展起来的新型材料,由于该类材料具有良好的高温性能。