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1、现代技术陶瓷!""#年第!期$总第%"&期’综述与述评陶瓷基复合材料的研究进展王群刘欣李家科黄耀元周生娣（景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，景德镇###$$%）摘要!综述了陶瓷基复合材料&’()*+,’+*-),.’/+0/1,-(，2324的研究现状5对复合材料的补强增韧机理、界面、制备工艺作了较全面的介绍5并对232的未来发展进行了展望。关键词!复合材料6陶瓷基6补强增韧6发展趋势陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、抗氧化5高张应力和切向压应力5这种应力与外应力发生相互作温下抗磨损好5耐化学腐蚀性优良等优点5这些优异的用5使
2、裂纹前进方向发生偏转、绕道5从而提高材料的性能是一般常用金属材料、高分子材料等所不具备的5抗断能力5达到增韧目的。因此越来越受到人们的重视。但由于陶瓷材料本身脆纤维和晶须增韧的机理;=<如图%所示，其作用原性的弱点5作结构材料使用时缺乏足够的可靠性。因理有以下几步：&%4负荷传递J要求&!?K!+4L!&!为而5改善陶瓷材料的脆性已成为陶瓷材料领域亟待解弹性模量5同时要求纤维与基体间有较强界面来帮助决的问题之一。232就是通过颗粒弥散增韧和纤维及负荷从基体转移到纤维46&!4基体预应力J如果!?L晶须增韧等来改善陶瓷材料的力学性
3、能5特别是脆!+5则压缩应力能够产生5界面压缩力增加了纤维K基性。因而开发232已成为改善陶瓷脆性的主要手段5体界面的有效剪切抵抗6若线胀系数差别太大5则造;%9#<受到各国的高度重视和广泛研究。成大应力产生脱开或微裂纹5使强度下降6裂纹偏转J线胀系数不匹配5决定了裂纹—纤维结构相互作用%232的增韧机理形式5!?L!+时裂纹沿着纤维偏转6&=4纤维拔出J增韧来自于纤维拔出所需额外功5要求纤维相对于界面目前看来5陶瓷的增韧机理很多5但总体而言大致具有高横向断裂韧性6&"4裂纹桥接J对晶须来说5拔出可有=种类型：&%4相变增
4、韧&-)*>1?/)+*-,/>-/@AB(>,>A4；效应不明显，M(’B()等认为裂纹尖端尾部存在一晶须&!4延性相增韧&-/@AB(>,>ACDE@’-,F(0B*1(14；脆性—基体界面解离区&E(C/>E,>AN/>(5OP45在此区域内5纤维和晶须增韧&-/@AB(>,>ACDC,--F(?,C)(1*>E晶须把裂纹桥接起来并在裂纹表面产生闭合应力5阻GB,1H()14；&=4微裂纹增韧&-/@AB(>,>ACD+,’)/’)*’HI止裂纹扩展5从而产生增韧补强作用。;#<。,>A4相变增韧的机理是在应力场的作
5、用下5由分散相的相变产生应力场5抵消外加应力5阻止裂纹扩展5达到增韧目的。延性相增韧主要是指粒子强化和弥散强化5通过第!相粒子的加入5一方面对某些延性相粒子5它可以在外力作用下产生一定塑性变形或者沿着晶面滑移产生蠕变来缓解应力集中；另一方面由于第二相粒子与微裂纹增韧机制5主要是由于残余应变场与裂纹基体粒子之间弹性模量和线胀系数的差异5在烧结过在分散相周围发生反应5从而使裂纹尖端产生微裂纹程冷却阶段存在一定温差5因而在坯体内部产生径向分支5在一定程度上改善韧性5但也造成强度下降。作者简介：王群&%78894，男，本科，实验师:主要
6、从事陶瓷性能与结构的研究:!"综述与述评%(()年第%期&总第#(*期’现代技术陶瓷它是由液态溶胶通过水解反应脱水和聚合物形成凝!#$#的界面%&’"(胶’凝胶经干燥和裂解形成无机氧化物陶瓷基体。该法具备的优点是F在单相基体中能使其化学成分达到十分复合材料的界面是指基体与补强剂之间化学成分均匀；能制造成分均匀、多相的陶瓷基体；对纤维预制有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的体’很容易进行浸渗；烧成温度低’一般不超过)EGGH’微小区域。界面虽然很小，但界面的结合方式在很大程这比传统的烧成温度要低几百度。该法目前主要存在
7、度上应了材料的性能。的问题是’致密化周期较长’制品空隙率较高’基体在陶瓷基复合材料的界面结合方式包括化学结合、高温裂解过程中收缩率较大’容易产生裂纹和气孔。物理结合、机械结合和扩散结合，其中以化学结合为!"%浆料浸渗法和混合法&粉末工艺’主，有时几种界面结合方式同时存在。由于在陶瓷基复浆料浸渗法目前在制造长纤维补强玻璃和玻璃;合材料中存在人为的界面，而界面又起着很重要的作陶瓷及低熔点陶瓷复合材料上应用最多’并且最有用，故可按所需控制界面以达到理想的效果。现阶段界效。在热压烧结时温度应接近或略高于玻璃的软化点’面的控制方法主要有以
8、下几种：这样有助于粘性流动的发生以促进致密化过程的进行（)）改变补强剂表面的性质工艺过程示意如图!所示。改变补强剂的表面性质是用化学手段控制界面的方法。如在*+#晶须表面形成富碳结构的方法；在纤维表面以化学气相沉积,#-./或物理气相沉积,0-./的方法进行12
