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1、CERAMICSMATERIALS主讲人：刘施峰liusf06@cqu.edu.cn;13883433048COLLEGEOFMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGCHONGQINGUNIVERSITY重庆大学材料科学与工程学院第五章陶瓷基复合材料5.1复合材料概述v复合材料的定义复合材料是由两种及以上不同性能的材料复合而成的新材料。通过复合化一方面使原材料的性能得到充分发挥，同时还可获得单一材料所不具备的新性能。材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。CollegeofMSE,CQU2重庆大学材料科学与工程学院v复合材料的基本结构模式þ复
2、合材料由基体和增强体两个组分构成。F基体：构成复合材料的连续相。F增强体（增强相、增强剂）：复合材料中独立的形态分布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，可使材料的性能显著改善和增强。þ增强体一般较基体硬、强度、模量较基体大，或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。þ增强体与基体之间存在明显界面。CollegeofMSE,CQU3重庆大学材料科学与工程学院v复合材料的分类þ按基体材料分：F聚合物基复合材料F金属基复合材料F陶瓷基复合材料F混泥土基复合材料CollegeofMSE,CQU4重庆大学材料科学与工程学院þ按增强材料种类分：F颗粒增强复合
3、材料F晶须增强复合材料F纤维增强复合材料CollegeofMSE,CQU5重庆大学材料科学与工程学院þ按用途不同分：F结构复合材料F功能复合材料F结构/功能一体化复合材料CollegeofMSE,CQU6重庆大学材料科学与工程学院5.2陶瓷基复合材料概述v陶瓷基复合材料的基本内涵在高技术，尤其是航空航天技术领域内，对结构材料要求具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和高韧性的特点。陶瓷具有优良的综合机械性能，如耐磨、耐热、耐腐蚀等。但是陶瓷的最大缺点是脆性大。基于此，通过往陶瓷中加入或生成颗粒、晶须、纤维等增强材料，使陶瓷的韧性大大改善，同时强度也有一定提高。
4、所得到的这种材料即为陶瓷基复合材料（Ceramicmatrixcomposites,CMC）。CollegeofMSE,CQU7重庆大学材料科学与工程学院v陶瓷基体陶瓷基体用的最多的是氧化铝、氮化硅、碳化硅和玻璃陶瓷等，其次还有ZrO、BeO、MgO等。2CollegeofMSE,CQU8重庆大学材料科学与工程学院常用陶瓷基体的性能CollegeofMSE,CQU9重庆大学材料科学与工程学院v增强体þ纤维陶瓷基复合材料的增强纤维主要由：C纤维、B纤维、ffAlO纤维、SiC纤维、BN纤维、SiN纤维、ZrO纤23fff34f2f维、SiO-玻璃纤维等。2Co
5、llegeofMSE,CQU10重庆大学材料科学与工程学院常用纤维的性能CollegeofMSE,CQU11重庆大学材料科学与工程学院þ晶须F晶须（Wisker）是指具有一定长径比（一般大于10）和截面积小于52×10-5cm2的单晶短纤维。F用于增强陶瓷的晶须直径约为1～10um，长径比在5～1000之间。F由于晶须所含缺陷很少，其抗拉强度接近其纯晶体的理论强度。F制备陶瓷晶须常用CVD法，CVD法是通过气态原料在高温下反应，并沉积在衬底上而长成晶须。F由于晶须增强复合材料价格昂贵，其目前主要用于航空航天领域中。CollegeofMSE,CQU12重庆大学
6、材料科学与工程学院常用晶须的性能CollegeofMSE,CQU13重庆大学材料科学与工程学院þ颗粒F改善陶瓷基本性能的颗粒状材料称为颗粒增强体。颗粒增强体主要是指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、硼化钛、氧化锆等。F颗粒尺寸一般在10um以下。加入陶瓷中起提高耐磨、耐热、增强和增韧的作用。CollegeofMSE,CQU14重庆大学材料科学与工程学院常用陶瓷颗粒增强体的性能CollegeofMSE,CQU15重庆大学材料科学与工程学院增强体纤维、晶须和颗粒都能起到增韧陶瓷的作用，但是效果不同。一般来
7、说，连续纤维的增韧效果最佳，其次是晶须、相变增韧和颗粒增韧。纤维增强陶瓷基复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，所以得以大幅度提高。CollegeofMSE,CQU16重庆大学材料科学与工程学院不同增强体对陶瓷的断裂任性和临界裂纹尺寸的影响CollegeofMSE,CQU17重庆大学材料科学与工程学院v复合材料的界面复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。复合材料的界面是一个多层结构的过渡区域，约几个纳米到几个微米。CollegeofMSE,CQU18重庆大学材料科学与工程学院þ复合材料的界面理论对
8、于复合材料来说，材料组元之间的相互润湿是复合的首要条
