陶瓷基复合材料的制备与应用150509125

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1、陶瓷基复合材料的制备与应用王稳常熟理工学院（215500）摘要：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。陶瓷基复合材料是2O世纪8O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。[

2、关键词]陶瓷基复合材料制备应用Abstract:ceramicmatrixcompositematerialisaceramicbasewithavarietyoffibercompositeisakindofcompositematerial.Ceramicmatrixcompositematerialis2Ocentury8Oagegraduallydevelopedanewtypeofceramicmaterials,includingfiber(orwhiskertoughening)(orenh

3、ance),heterogeneousparticledispersionreinforcedceramiccomposites,insitugrowthofceramiccompositematerial,functionallygradientcompositeceramicandceramiccompositematerials.Becauseofitshightemperature,wear-resistant,hightemperaturecreepresistance,lowthermalco

4、nductivity,lowthermalexpansioncoefficient,chemicalcorrosionresistance,highstrength,highhardnessanddielectric,wavetransparentandothercharacteristics,intheorganicmaterialbaseandmetalmaterialcannotmeettheperformancerequirementsoftheconditionsandcanbewidelyus

5、ed,becometheidealhightemperaturestructurematerial.[Keywords]ceramicmatrixcompositematerialpreparationapplication1.前言1.1陶瓷基复合材料的基本信息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

6、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。2.纤维增强陶瓷及复合材料的分类第一类为氧化铝系列(包括莫来石)纤维一这类纤维的高温

7、抗氧化性能优良，有可能用于14000C以上的高温环境．但目前作为FRCMCs的增强材料主要存在以下两个问题：一是高温下晶体相变、晶粒粗化以及玻璃相的蠕变导致纤维的高温强度下降；二是在高温成型和使用过程中，氧化物纤维易与陶瓷基体(尤其足氧化物陶瓷)形成强结合的界面，导致FRCMCs的脆性破坏，丧失了纤维的补强增韧作用。第二类为碳化硅系列纤维目前制备碳化硅纤维的方法主要有两种：一足化学气相沉积法(CVD)：用这种方法制备的碳化硅纤维，其高温性能好，但由于直径太大(大于100um)，不利于制备形状复杂的FRCM

8、Cs构件，且价格昂贵，因而其应用受到很大限制。二足有机聚合物先驱体转化法。在这种方法制备的纤维中，最典型的例子是日本碳公司生产的Nicalon和Tyranno等纤维。这种纤维的共同特点是，纤维中不同程度地含有氧和游离碳杂质，从而影响纤维的高温性能。最近，H本碳公司生产的低含氧量碳化硅纤维(Hi．Nicalon)具有较好的高温稳定性，其强度在1500～1600℃温度下变化不大。第三类为氮化硅系列纤维。它们实际卜是由Si、N、C和