陶瓷基复合材料的增强体
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陶瓷基复合材料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。
工制备艺浆体浸渍-热压法适用于长纤维。
首先把纤维编织成所需形状,然后用陶瓷泥浆浸渍,干燥后进行烧结。
优点是加热温度较晶体陶瓷低,层板的堆垛次序可任意排列,纤维分布均匀,气孔率低,获得的强度较高。
缺点则是不能制造大尺寸的制品,所得制品的致密度较低,此外零件的形状不宜太复杂,基体材料必须是低熔点或低软化点陶瓷。
晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备晶须与颗粒的尺寸均很小,只是几何形状上有些区别,用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同的。
基本上是采用粉末冶金方法。
制备工艺比长纤维复合材料简便很多。
所用设备也不复杂设备。
过程简单。
混合均匀,热压烧结即可制得高性能的复合材料制造工艺也可大致分为配料-成型-烧结-精加工等步骤。
直接氧化沉积法方法:将纤维预制体置于熔融金属上面,添加有镁、硅添加剂的熔融金属铝,在氧化气氛中,不断地浸渍预制体,在浸渍过程中,熔融金属或其蒸汽与气相氧化剂反应生成氧化物。
随着时间的延长,边浸渍边氧化,最终可制得纤维增强CMC。
优点:纤维几乎无损伤、纤维分布均匀、CMC性能优异,工艺简单、效率高成本低先驱体热解法方法:将单独合成的先驱体,通过加温调节其粘度,在高压-真空联合作用下使其浸入并充满多向纤维编织坯件的空隙,在高温下使先驱体热解。
第四节陶瓷基复合材料(CMC)1.1概述工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主,特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点,已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。
与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的,是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量,使韧性得以大幅度提高。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳,其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高,而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷,这是一种包括范围很广的材料,属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。
使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等,它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注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。
碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤维之一。
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,在1500霓的温度下,碳纤维仍能保持其性能不变,但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀,只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另一种增强体为晶须。
晶须为具有一定长径比(直径o 3。
1ym,长30—lMy”)的小单晶体。
从结构上看,晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷,而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下,晶须的拉伸强度可达o.1Z(Z为杨氏模量),这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o.2Z。
第四节陶瓷基复合材料(CMC)1.1概述工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主,特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点,已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。
与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的,是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量,使韧性得以大幅度提高。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳,其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高,而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷,这是一种包括范围很广的材料,属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。
使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等,它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注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。
碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤维之一。
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,在1500霓的温度下,碳纤维仍能保持其性能不变,但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀,只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另一种增强体为晶须。
晶须为具有一定长径比(直径o 3。
1ym,长30—lMy”)的小单晶体。
从结构上看,晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷,而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下,晶须的拉伸强度可达o.1Z(Z为杨氏模量),这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o.2Z。
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。
陶瓷基复合材料(CMC)第四节陶瓷基复合材料(CMC)1.1概述⼯程中陶瓷以特种陶瓷应⽤为主,特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度⾼以及耐腐蚀件好等特点,已⼴泛⽤于制做剪⼑、⽹球拍及⼯业上的切削⼑具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最⼤的缺点是脆性⼤、抗热震性能差。
与⾦属基和聚合物基复合材料有有所不同的,是制备陶瓷基复合材料的主要⽬的之⼀就是提⾼陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了⼤量的断裂能量,使韧性得以⼤幅度提⾼。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺⼨⼤⼩的⽐较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳,其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
⽆论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较⼤提⾼,⽽且也使临界裂纹尺⼨增⼤。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷,这是⼀种包括范围很⼴的材料,属于⽆机化合物纳构远⽐⾦属与合⾦复杂得多。
使⽤最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等,它们普遍具有耐⾼温、耐腐蚀、⾼强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注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。
碳纤维是⽤来制造陶瓷基复合材料最常⽤的纤维之⼀。
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,在1500霓的温度下,碳纤维仍能保持其性能不变,但对碳纤维必须进⾏有效的保护以防⽌它在空⽓中或氧化性⽓氛中被腐蚀,只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常⽤纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另⼀种增强体为晶须。
晶须为具有⼀定长径⽐(直径o 3。
1ym,长30—lMy”)的⼩单晶体。
从结构上看,晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表⾯损伤等⼀类缺陷,⽽这些缺陷正是⼤块晶体中⼤量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下,晶须的拉伸强度可达o.1Z(Z为杨⽒模量),这已⾮常接近⼗理论上的理想拉伸强度o.2Z。
陶瓷基复合材料综述报告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,具有优异的耐高温性能,主要用作高温及耐磨制品。
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。
迄今,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。
有些发达国家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,取得了不错的使用效果[1]。
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[2-4] :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。
陶瓷基复合材料介绍一、材料定义与特性陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,简称CMC)是一种以陶瓷为基体,复合增强体材料的高性能复合材料。
它具有高强度、高硬度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异性能,被广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工等领域。
二、基体与增强体材料陶瓷基体的主要类型包括氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等,它们具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特性。
增强体材料主要包括纤维、晶须、颗粒等,它们可以显著提高陶瓷基体的强度和韧性。
三、制备工艺与技术陶瓷基复合材料的制备工艺主要包括:热压烧结法、液相浸渍法、化学气相沉积法、粉末冶金法等。
其中,热压烧结法和液相浸渍法是最常用的制备工艺。
四、增强纤维与基体的界面增强纤维与基体的界面是影响陶瓷基复合材料性能的关键因素之一。
为了提高材料的性能,需要优化纤维与基体的界面特性,包括润湿性、粘结性、化学稳定性等。
五、材料的应用领域陶瓷基复合材料具有广泛的应用领域,主要包括:航空航天领域的发动机部件、机载设备;能源领域的燃气轮机叶片、核反应堆部件;汽车领域的刹车片、发动机部件;化工领域的耐腐蚀设备、管道等。
六、发展现状与趋势随着科技的不断进步,陶瓷基复合材料的研究和应用不断深入。
目前,国内外研究者正在致力于开发低成本、高性能的陶瓷基复合材料,并探索其在更多领域的应用。
同时,研究者还在研究如何更好地控制材料的微观结构和性能,以提高材料的综合性能。
七、挑战与机遇尽管陶瓷基复合材料具有许多优异的性能,但它们的制备工艺复杂、成本高,且存在易脆性等挑战。
然而,随着科技的不断进步和新材料的发展,陶瓷基复合材料的成本逐渐降低,应用领域也在不断扩大。
同时,随着环保意识的提高和能源需求的增加,陶瓷基复合材料在能源和环保领域的应用前景广阔。
因此,陶瓷基复合材料在未来仍具有巨大的发展潜力。
陶瓷基复合材料摘要: 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. 复合材料是不同的材料结合在一起、形成一种结构较为复杂的材料。
近年来,通过往陶瓷中加入或生成成颗粒、晶须、纤维等增强材料,使陶瓷的韧性大大地改善,而且强度及模量也有一定的提高。
陶瓷复合基材料就是以陶瓷材料为基体,并以陶瓷、碳纤维、难熔金属纤维、晶须、晶片和颗粒等为增强体,通过适当的复合工艺所构成的复合材料。
本文主要综述了陶瓷基复合材料的发展状况,分类,基体,增强体,以及制备工艺等内容。
关键词:陶瓷基复合材料、基体、增强、制备。
1 陶瓷基复合材料的发展概况。
陶瓷材料作为技术革命的新材料早在十几年前就引起了美国的关注。
近年来由于日本、美国、欧洲的竞相研究陶瓷材料技术得到迅速发展。
作为能适应各种环境的新型结构材料陶瓷材料已步入了实用化阶段。
为使陶瓷在更大范围内达到实用化国内外都对能改善陶瓷韧性陶瓷基复合材料进行了广泛研究。
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。
陶瓷基复合材料的最高使用温度可达1650℃,而密度只有高温合金的70%。
因此,近几十年来,陶瓷基复合材料的研究有了较快发展。
目前CMC 正在航空发动机的高温段的少数零件上作评定性试用。
2 陶瓷基复合材料的分类按增强材料形态分类,陶瓷基复合材料可分为颗粒增强陶瓷复合材料、纤维增强陶瓷复合材料、片材增强陶瓷复合材料。
按基体材料分类,陶瓷基复合材料可分为氧化物基陶瓷复合材料、非氧化物基陶瓷复合材料、碳/碳复合材料、微晶玻璃基复合材料。
3 瓷基体的种类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,按照组成化合物的元素不同,又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。
复合材料概论总思考题—•复合材料总论1.什么是复合材料?复合材料的主要特点是什么?①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
②1)组元之间存在着明显的界面;2)优良特殊性能;3)可设计性;4)材料和结构的统一2.复合材料的基本性能(优点)是什么?——请简答6个要点(1)比强度,比模量高(2)良好的高温性能(3)良好的尺寸稳定性(4)良好的化学稳定性(5)良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性(6)良好的功能性能3.复合材料是如何命名的?如何表述?举例说明。
4种命名途径①根据增强材料和基体材料的名称来命名,如碳纤维环氧树脂复合材料②(1)强调基体:酚醛树脂基复合材料(2)强调增强体:碳纤维复合材料(3)基体与增强体并用:碳纤维增强环氧树脂复合材料(4)俗称:玻璃钢4•常用不同种类的复合材料(PMC,MMC,CMC)各有何主要性能特点?5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类,各表示什么?在结构设计过程中的设计层次如何,各包括哪些内容?3个层次答:1、一次结构:由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能;二次结构:由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构:指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
2、①单层材料设计:包括正确选择增强材料、基体材料及其配比,该层次决定单层板的性能;②铺层设计:包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排,该层次决定层合板的性能;③结构设计:最后确定产品结构的形状和尺寸。
6.试分析复合材料的应用及发展。
答:①20世纪40年代,玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后,纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。
至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。
②随着航空航天技术发展,对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。
陶瓷基复合材料综述报告Z09016124 王帅摘要:综述了陶瓷基复合材料增强体的种类陶瓷基复合材料界面和界面的增韧,并且介绍了陶瓷基复合材料的复合新技术以及发展动态关键词:陶瓷基增强体强韧1陶瓷基复合材料增强体复合材料中的增强体,按几何形状划分,有颗粒状(简称零维)、纤维状(简称一维)、薄片状(简称二维)和由纤维编织的三维立体结构。
按属性划分,有无机增强体和有机增强体,其中有合成材料也有天然材料,复合材料最主要的增强体是纤维状的。
复合材料中常见的纤维状增强体有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和金属纤维等。
它们有连续的长纤维、定长纤维、短纤维和晶须之分。
玻璃纤维有许多品种,它是树脂基复合材料最常用的增强体,由玻璃纤维增强的复合材料是现代复合材料的代表,但是,由于它的模量偏低,而且使用温度不高,通常它不属于高级复合材料增强体。
2.1陶瓷基复合材料的界面陶瓷基复合材料作为新一代高性能耐高温结构材料,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
然而,由于其固有的脆性,陶瓷材料在外载作用下极易发生脆性断裂。
为了改善材料的韧性,不仅要使用高强纤维,还需要在纤维与基体之间增加界面相,从而引入裂纹桥联、裂纹偏转、纤维脱粘滑移等增韧机制。
纤维与基体之间的热解碳界面层对于陶瓷基复合材料是至关重要的。
大量拉伸试验均表明,强界面材料模量高而强度低,断裂应变较小,断口整齐;弱界面材料模量低而强度高,断裂应变较大,纤维拔出较长,可见,界面可以起到增强和增韧的效果,这得益于弱界面的脱粘作用。
界面脱粘可以减缓纤维应力集中,偏转基体裂纹扩展路径,避免裂纹沿某一横截面扩展,并阻止应力和能量在材料局部集中,使得材料韧性增加,不发生灾难性破坏。
然而,基体裂纹的扩展也具有一定的随机性,与材料的初始缺陷有关。
基体裂纹的连通会导致裂纹发生失稳扩展,最终造成材料的断裂失效。
界面对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响在20世纪就是研究热点,因此,这方面的文献报道较多,但主要成果是基于统计强度理论和剪滞理论建立起来的细观力学模型,其中包括模量和强度的计算模型。
纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺纤维增强陶瓷基复合材料因其卓越的力学性能和高温稳定性而在航空航天、汽车、能源等领域得到广泛应用。
制备这种复合材料的方法有很多,以下是其中几种常见的制备工艺:一、预制法预制法是一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法,其基本步骤包括制备增强纤维预制体、浸渍陶瓷基体材料和烧结或热压等。
在预制法中,增强纤维预制体的制备是关键步骤之一。
根据所需的形状和尺寸,可以采用不同的编织技术,如机织、针织、非织造等方法制成预制体。
增强纤维的选择也至关重要,常用的有玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维等。
浸渍陶瓷基体材料是将增强纤维预制体浸入陶瓷基体溶液中,使其均匀涂覆在纤维表面。
这一步可以借助浸渍、涂刷或喷涂等方法实现。
陶瓷基体材料的选择应与增强纤维相容,并具有高温稳定性、良好的力学性能和化学稳定性。
最后一步是烧结或热压,通过控制温度和压力,使陶瓷基体与增强纤维紧密结合在一起,形成致密的复合材料。
烧结或热压的条件应根据陶瓷基体和增强纤维的特性进行选择,以确保最佳的结合效果。
预制法的优点在于可以制备形状复杂的复合材料,适用于制备大型部件。
同时,增强纤维预制体的可设计性较高,可以根据实际需求调整纤维的排列和密度,从而优化复合材料的性能。
然而,预制法也存在一些局限性,如增强纤维预制体的制备较为复杂,且陶瓷基体与增强纤维之间的界面结合强度可能较低。
为了提高预制法纤维增强陶瓷基复合材料的性能,可以采取一些措施,如优化增强纤维预制体的制备工艺、选择合适的陶瓷基体材料和优化烧结或热压条件等。
此外,对界面进行改性处理也是提高复合材料性能的有效途径,如采用偶联剂、涂层等方法改善界面结合强度。
二、直接法直接法是一种将增强纤维直接混合到陶瓷基体中的制备工艺。
直接法是一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法,其基本原理是将增强纤维直接与陶瓷基体材料混合在一起,然后通过热压或注射成型等方法制成复合材料。
在直接法中,首先将增强纤维(如碳纤维、玻璃纤维等)与陶瓷粉末混合在一起,形成均匀的混合物。