Si3N4基复合材料的发展与研究现状

C f/SiC 陶瓷基复合材料抗氧化涂层发展现状/向阳等・15・C f/SiC 陶瓷基复合材料抗氧化涂层发展现状向阳，王松，陈朝辉(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室，长沙 410073)摘要综述了制备C f/SiC陶瓷基复合材料抗氧化涂层体系的发展，C f/SiC复合材料抗氧化涂层的基本制备工艺，指出了有待解决的问题和今后努力的方向。

关键词陶瓷基复合材料抗氧化涂层Progress of the Anti-oxidation Coatings for C f/SiC CompositesXIANG Yang，WANG Song，CHEN Zhaohui(Key Laboratory of Novel Ceramic Fibers &Composites Materials，National University of Defense Technology，Changsha 410073)Abstract In this paper, the research and development of anti-oxidation coatings and fabricating method of C f/SiC was presented. The further research efforts were also briefly discussed.Key words C f/SiC，anti-oxidation coatings0 前言C f/SiC陶瓷基复合材料作为高温热结构材料在航空航天和能源领域的应用已经引起广泛关注，在航空发动机、动力/蒸汽的气体涡轮机、固体火箭发动机推进系统以及核聚变等领域，具有作为1500℃左右热结构材料的应用前景[1,2]。

C f/SiC复合材料中，碳纤维具有良好的高温力学性能和热性能，在惰性环境中超过2000℃仍能保持强度、模量等力学性能不降低，但是在有氧环境中，高于400℃，碳纤维就会氧化，导致材料失效。

碳化硅结合氮化硅制品的发展现状氮化硅结合碳化硅制品是近30年发展起来的一种高科技耐火材料。

1955年，美国Casrborunduln公司在生产硅酸盐结合碳化硅制品的基础上研制成功，并获得了专利权。

1960年日本TKR公司引进美国的此项技术并成功应用[1～2]。

氮化硅和碳化硅均为共价键极强的化合物，有相似的物理和化学性能，在高温状态下仍保持较高的键合强度。

硅粉均匀包围碳化硅，经过高温氮化反应，形成致密的网络结构，因此氮化硅结合碳化硅制品具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷、抗氧化等一系列优异性能，且对氢氟酸以外的所有无机酸都具有良好的抵抗性，不被金属液尤其是非铁金属液润湿，能耐大部分有色金属熔融液的侵蚀。

作为高级耐火材料在各种气氛中正常使用温度可达1500 ℃左右，广泛用于陶瓷、有色冶金、钢铁冶金、粉末冶金、化工等行业。

1 氮化硅结合碳化硅制品的主要制备方法氮化硅的制备方法包括：硅粉直接氮化法、碳热还原二氧化硅法、Si（NH）2热分解法、SiH4和NH3气相反应法。

通常情况下，反应烧结氮化硅结合碳化硅制品中氮化硅生成方法为硅粉直接氮化法，高温下通过氮向硅粉粒子内部扩散，化合生成氮化硅[6～7]。

氮化硅结合碳化硅制品制备经过七个步骤：原料处理、配料、混料、成型、干燥、氮化烧成、产品检验。

氮化原料主要采用工业用绿碳化硅和硅粉，经破碎、水洗等方法进行原料预处理，根据配方（表1）称量碳化硅砂及硅粉，按要求把不同粒度的碳化硅原料放入混料机内干混，然后加入有機结合剂温混，充分搅拌15～20 min，过筛后，放入料仓进行闷料储存24 h。

将闷好的料准确称量后，均匀放入模具中，振动加压成型，再经真空吸盘转移到储坯车上，放入干燥室内干燥，干燥温度以100℃～120℃为好。

干燥过程中应严格控制升温速度，以免坯体出现变形或开裂。

坯体一般干燥时间为3天，干燥完成后经精修坯体和生坯检测，合格的进入氮化炉烧成。

氮化过程中，当温度升至700℃～1450℃进行抽真空后向氮化炉中充入纯度为99.99%以上的氮气直至反应完成。

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。

新型陶瓷刀具的研究进展摘要：本文回顾了陶瓷刀具的发展简况及其意义，并且综述了陶瓷刀具材料的种类、性能和特点、以及其制备方法，在此基础上分析了陶瓷刀具的发展趋势和前景。

关键词：陶瓷刀具；氧化铝；氮化硅；性能中图分类号： tg 7111、引言切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。

然而随着现代制造技术的发展，各种新型难加工材料在产品中的大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而作为新型切削材料的陶瓷刀具由于具有高耐热性、耐磨性、化学稳定性等特点，因此陶瓷刀具在切削加工中扮演者越来越重要的角色。

另外，从资源方面考虑，陶瓷刀具的原材料也远远丰富于传统合金刀具。

总所周知，硬质合金刀具含有大量的w、co 等战略性贵重金属，并且这些贵重金属在地球上市有限的，而且是不可再生资源。

而陶瓷刀具的主要原料是al2o3和sio2，这些化合物在地壳中的含量非常丰富。

因此其发展及应用前景十分广阔[1-3]。

目前刀具的主要原材料是高速钢和硬质合金，但从发展趋势来看，金属陶瓷刀具材料在制造刀具方面的用量逐年增加，同时也是近几年来新型刀具研究方面的重点和热点。

本文将简述陶瓷刀具的发展史，同时综述陶瓷刀具材料的种类及其性能，以及其制备方法。

2、陶瓷刀具的发展简况陶瓷作为切削加工材料，有着源远流长的历史。

早在1905 年德国人就开始了用al2o3陶瓷作为切削刀具材料的研究。

但是由于al2o3陶瓷比较脆，而且当时的陶瓷工艺技术也比较落后，所以它的广泛应用在当时受到限制。

1968 ～1970 年间人们研制成功了al2o3+tic复合陶瓷刀具，。

这促使al2o3基陶瓷刀具逐渐地走出了缓慢发展的低谷，成为解决超硬材料加工的一种新型刀具[4-6]。

20世纪70年代中期美国用sialon陶瓷刀具（si3n4+al2o3的固熔体）加工灰铸铁，取得良好效果[7]。

同期，中国用热压si3n4陶瓷刀具实现了对多种难加工材料进行多种工序的加工和生产应用[7，8]。

氮化硅陶瓷材料的制备及其应用研究氮化硅陶瓷材料作为一种新型高科技材料，被广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，具有高硬度、高耐磨性、高温稳定性、良好的导热性、电绝缘性等优良的物理、化学和机械性能。

本文将从氮化硅陶瓷材料的制备方法、表征和性能分析、以及其在各个领域的应用研究方面进行探讨。

一、氮化硅陶瓷材料的制备方法氮化硅陶瓷材料的制备方法主要分为两种：传统烧结法和化学气相沉积法（CVD），其中烧结法主要包括热压烧结法、热等静压烧结法和热处理法等。

1、传统烧结法（1）热压烧结法热压烧结法是指通过机械压制将高纯度的氮化硅(Si3N4)粉末制成所需形状的绿体，然后进行热压烧结，使其形成致密的氮化硅陶瓷。

这种方法具有制备工艺简单、工艺可控等优点，但其工艺条件比较苛刻，热压烧结温度一般在1700℃以上，而且需要长时间的焙烧时间。

（2）热等静压烧结法热等静压烧结法是在高温高压环境下进行烧结，利用压力传递和热引起微观形变来实现致密化的方法。

该方法可以在较低的温度下进行制备，且可制备出致密度高、粒度均匀的氮化硅陶瓷材料。

（3）热处理法热处理法是指在高温氮气气氛下对氧硅化物(SiO2)或氮硅化物(SiNx)进行煅烧处理，使其发生反应生成氮化硅陶瓷。

该方法不需要压制和热压烧结，具有工艺简单、成型自由度高等特点，但生成的氮化硅陶瓷密度较低。

2、化学气相沉积法化学气相沉积法是指通过热解含氮有机气体制备氮化硅陶瓷材料，包括低压化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法两种。

该方法制备出的氮化硅陶瓷材料致密度高、气孔率低、气密性好、强度高，但相对传统烧结法而言，该方法所需设备较复杂，工艺条件较多。

二、氮化硅陶瓷材料的表征和性能分析氮化硅陶瓷的表征主要包括显微结构分析、物理性能测试和力学性能测试等。

其物理性能方面包括热膨胀系数、导热系数、电绝缘性等，而力学性能方面则包括硬度、抗弯强度、断裂韧度等。

氮化硅陶瓷材料拥有非常高的硬度和优异的耐磨性，其硬度处于莫氏硬度9~10之间，游离碳辊处理时与钻石轴承材料相比，氮化硅材料的磨损减少了70%。

玻璃钢2010年第3期综述陶瓷天线罩材料的研制进展胡伟，邬浩，王萍萍，雷景轩，赵中坚（上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404）摘要从导弹技战术发展趋势和要求，阐述了天线罩材料的发展历程和研制进展，论述了氮化硅材料体系的研制工艺，二氧化硅和石英基纤维增强材料体系的几种制备工艺和应用，介绍了陶瓷基复合陶瓷夹层天线罩材料的研制进展和应用前景。

关键词：天线罩氮化硅材料体系二氧化硅材料体系陶瓷基复合陶瓷夹层材料0前言天线罩是导弹前端的一个重要组成部件，它的作用是保护天线在恶劣环境下正常工作以完成通讯、制导和引爆等作战任务。

它不但需要满足导弹飞行时所承受的热载荷和机械载荷及恶劣环境的要求，还需要满足导弹控制回路所提出的苛刻的电气性能要求。

因此，天线罩材料必须满足以下的基本性能要求[1]：①较低的介电常数和介电损耗，且随温度和频率的变化而产生的变化小；②良好的常温和高温力学性能；③低的膨胀系数和高的弹性模量，良好的抗热震性能；④低导热系数；⑤耐冲刷、耐雨蚀能力强，抗粒子云侵蚀。

陶瓷材料具有较高的力学性能、适宜的介电性能及较好的耐热性能而成为天线罩的首选材料之一。

随着导弹技战术指标的提高，国内外在陶瓷材料的制备工艺和开发应用方面也经历了提高和优化的过程。

1陶瓷天线罩材料国内外应用情况为满足天线罩的性能指标要求，国内外在研究和使用陶瓷天线罩材料上基本经过了氧化16铝陶瓷材料、微晶玻璃材料、石英陶瓷材料、氮化硅材料，并向陶瓷基复合材料方向发展[1]。

表1为国内外陶瓷天线罩材料的应用状况，从表1中可以看出，在陶瓷天线罩材料研制和应用方面，国内落后美国等发达国家10～20年。

表1国内外陶瓷天线罩材料的应用状况国内外开始时间天线罩材料应用型号代表20世纪50年代氧化铝美国：麻雀Ⅲ、响尾蛇等[2]20世纪60年代微晶玻璃美国：小猎犬、百舌鸟、Typhon、GarⅨ[2]20世纪70年代石英陶瓷美国：爱国者、潘兴Ⅱ[3]俄罗斯：S300[3]意大利：Aspaid[3]20世纪80年代氮化硅美国：爱国者Ⅲ[4]国外20世纪80年代陶瓷基复合材料－20世纪60年代氧化铝－20世纪60年代微晶玻璃－20世纪80年代石英陶瓷－国内20世纪90年代末氮化硅、陶瓷基复合材料－2陶瓷天线罩的发展趋势随着导弹向超视距、主/被动复合型、高速、中/远程、宽频、红外/毫米波、双模等高精度、全天侯制导方向发展，超高速天线罩、宽频带天线罩、毫米波天线罩、双模天线罩等新一代型号应运而生，对天线罩材料也提出了新的需求和指标。

金属基复合材料综述专业：学号：姓名：时间：金属基复合材料综述摘要：新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。

其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。

金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。

本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状，对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展趋势。

关键词：金属基复合材料；分类；性能；应用；制备；发展趋势Abstract: The research development and application of new composites are one of the important matters in modern high science and technology. This paper summarizes the met al matrix composites and the development history of the present situation and the classific ation of the metal matrix composites, performance, application and preparation methods, w as reviewed, and put forward the metal matrix composites the problems existing in the res earch, discusses the metal matrix composites trend of development.Keywords: Metal matrix composites; Classification; Performance; Application; Preparation; Development trend.1.引言复合材料是继天然材料，加工材料和合成材料之后发展起来的新一代材料。

氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料研究概述X王军刚张玉军张兰李呈顺(山东大学工程陶瓷省重点实验室济南250061)摘要氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料可以在高温氧化环境下长时间工作,是最有发展潜力的高温结构陶瓷材料之一。

决定氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料性能最主要的2个因素是氧化物纤维的性能和界面材料的组成与结构。

笔者介绍了氧化物纤维和界面材料的发展,以及界面材料涂覆方法,并探讨了氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料的发展趋势。

关键词氧化物纤维陶瓷基复合材料界面Review of Oxide F iber/oxide Ceramic C ompositesWang Jungang,Zhang Yujun,Zhang Lan,Li Chengshun(Key Lab of Engineering Ceramic,Shandong University,Jinan,250061) Abstract:Oxide fiber/oxide ceramic matri x composites can work under the high temperature oxidation environ ment for a long time,which are one of the most promi sing hi gh temperature structure ceramic materials.The performance of oxide fiber/oxide ceramic composites is determined by oxide fiber and the structure of interface material.This paper introduces the develop ment of ox ide fiber and i nterface mater-i als,introduces the coating methods of in terface materials.The develop ment directi ons of oxide fiber/oxide ceramic matrix composi tes are also discussed.Key words:Oxide fiber;Ceramic matri x composites;Interface前言随着高性能燃气轮机的发展,所需要的涡轮进口温度不断提高,发动机热端结构部件的工作温度已超过高温合金的工作极限[1]。

凝胶注模成型制备Sialon陶瓷的研究进展引言Sialon陶瓷是一种具有优良性能的先进陶瓷材料，具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特点，因此在陶瓷制品的领域中具有广泛的应用前景。

凝胶注模成型是一种先进的陶瓷成型方法，能够制备高质量、复杂形状的陶瓷制品。

近年来，凝胶注模成型制备Sialon陶瓷的研究成果逐渐增多，取得了一系列令人瞩目的进展，本文将对此进行综述。

一、Sialon陶瓷的特点Sialon陶瓷是由氧化铝（Al2O3）、氮化硅（Si3N4）和氮化铝（AlN）等原料经过高温反应烧结而成的陶瓷材料。

Sialon陶瓷具有以下特点：1. 高硬度：Sialon陶瓷的硬度高于普通金属材料，具有优异的耐磨性能。

2. 良好的耐热性：Sialon陶瓷能够在高温环境下保持较好的物理和化学性能。

3. 耐腐蚀性：Sialon陶瓷能够在酸碱等恶劣环境中保持稳定，不易受腐蚀。

4. 机械性能优异：Sialon陶瓷具有良好的抗拉强度和弹性模量，具有较高的机械稳定性。

二、凝胶注模成型技术凝胶注模成型是一种制备复杂形状陶瓷制品的先进成型技术，其主要步骤包括：1. 凝胶制备：通过将适量的陶瓷粉末与有机物混合，并在特定条件下形成凝胶。

2. 模具设计：设计复杂形状的模具结构，以满足产品的几何要求。

3. 注浆成型：将凝胶注入模具中，使得凝胶在模具中充分充填。

4. 脱脱模：将充填好的凝胶模具进行脱模，得到所需的绿态陶瓷制品。

5. 烧结处理：对绿态陶瓷进行高温烧结处理，使其得到致密的陶瓷制品。

凝胶注模成型技术能够制备复杂形状的陶瓷制品，具有成本低、生产效率高等优点，因此在制备Sialon陶瓷制品的过程中具有广泛的应用前景。

三、凝胶注模成型制备Sialon陶瓷的研究进展1. 凝胶制备工艺凝胶注模成型制备Sialon陶瓷的关键是凝胶的制备工艺。

研究表明，使用聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等有机物作为凝胶添加剂，能够有效改善陶瓷粉末的分散性，提高绿态陶瓷的成型性能。

si3n4标准号-回复[Si3N4标准号] –一种高性能陶瓷材料的标准引言：在现代工业领域，陶瓷材料广泛用于各种应用中，因为它们具有出色的机械和热性能，以及优异的耐腐蚀性。

其中一种备受关注的陶瓷材料是氮化硅（Si3N4），它具有高硬度、高抗腐蚀性和优良的热导性能。

在本文中，我们将研究Si3N4标准号，解释其含义，并探讨如何制定和遵守这些标准。

第一部分：Si3N4标准号的含义Si3N4是化学式中的符号，它代表了氮化硅这种陶瓷材料。

其中，Si表示硅元素，N表示氮元素。

数字4表示硅和氮元素的比例。

因此，Si3N4表示硅和氮元素以4:3的比例组成的化合物。

第二部分：制定Si3N4标准号的目的和过程制定Si3N4标准号的目的是为了确保这种陶瓷材料在各个领域的使用中具有一致的质量标准并满足特定的需求。

这些标准定义了Si3N4的化学成分、物理性质、力学性能、热性能和表面特征等方面的要求。

制定Si3N4标准号的过程通常由国际和国家标准化组织承担，比如国际标准化组织（ISO）和中国标准化组织（GB）等。

这些组织聚集了行业专家和研究人员，通过讨论和共同努力，制定出一系列的标准。

制定标准号的过程通常包括以下步骤：1. 确定标准的范围和目的：首先，需要明确决定Si3N4标准号的范围，即涵盖的内容和应用领域。

同时，还需要明确标准的目的，即为什么制定这个标准以及对应的目标和期望。

2. 收集和分析相关数据：基于以往的研究和实验数据，需要收集关于Si3N4材料的相关数据，包括化学成分、物理性质、力学性能等方面的数据。

3. 提出草案和讨论：在收集和分析数据的基础上，制定出Si3N4标准号的草案。

这个草案需要由专家组进行评审和讨论，进行修改和完善。

4. 实验验证和数据确认：为了确保标准的有效性和可靠性，需要进行对Si3N4材料的实验验证和数据确认。

这些实验可由实验室或相应的行业组织进行。

5. 正式发布和执行：最终通过审核和确认后，正式发布Si3N4标准号。

陶瓷基复合材料研究现状和应用前景康永;豆高雅【摘要】综述了陶瓷基复合材料的研究现状、基体和增强增韧纤维的选择;对陶瓷基复合材料的界面、增韧技术及其制造工艺,尤其是对化学气相浸渗(CVI)工艺做出了较为全面的总结和介绍.最后对陶瓷基复合材料应用前景进行了展望.【期刊名称】《陶瓷》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】6页(P9-14)【关键词】陶瓷基复合材料;增韧技术;制造工艺;界面;应用前景【作者】康永;豆高雅【作者单位】陕西金泰氯碱化工有限公司陕西榆林718100;陕西金泰氯碱化工有限公司陕西榆林718100【正文语种】中文【中图分类】TB332陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)是在陶瓷基体中引入第二相材料，使其增强、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)[1]。

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。

它具有耐高温、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，因其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，而成为理想的高温结构材料，越来越受到人们的重视。

但由于陶瓷材料本身具有脆性的弱点，作为结构材料使用时缺乏足够的可靠性，因此改善陶瓷材料的脆性已成为陶瓷材料领域亟待解决的问题之一。

据文献[2]报道，陶瓷基复合材料将成为在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[3]。

1.1 基体材料的选择对基体材料，要求它有较高的耐高温性能,与纤维(或晶须)之间有良好的界面相容性，同时还应考虑到复合材料制造的工艺性能。