复合材料第六章陶瓷基复合材料-陶瓷基复合材料的制备工艺ppt课件.ppt

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1、第六章陶瓷基复合材料主讲教师：田进涛中国海洋大学材料科学与工程研究院1本章主要内容（6学时）§1陶瓷基体材料（2学时）§2陶瓷基复合材料的制备工艺（2学时）§3氧化物陶瓷基复合材料（2学时）§4非氧化物陶瓷基复合材料22.1陶瓷基体材料的制备工艺2.2陶瓷基复合材料的制备方法§2陶瓷基复合材料的制备工艺（2学时）32.1陶瓷基体材料的制备工艺2.1.1粉体制备目的：高纯、超细、组分均匀分布、无团聚的粉体（1）化学制粉分类：固相法、气相法、液相法（共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法等）优点：可得到性能优良粉体缺点：设备

2、复杂、工艺要求严格、成本高4（2）机械制粉分类：球磨（最常用）、搅拌振动磨优点：工艺简单、产量大、设备简单，成本低。缺点：组分分布不均匀、容易引入杂质（磨损物进入粉料）52.1.2成型成型关键：坯体密度越高，烧结收缩越小，制品尺寸精度越高（1）模压成型工艺：将粉料填充到模具中，通过加压压成所需形状。优点：操作简便、生产效率高、易于自动化，是常用的方法。缺点：粉料易团聚、内部密度不均匀、难于制造复杂形状部件6（2）等静压成型工艺：将粉料装入橡胶或塑料等可变形容器中，密封后放入液压油或水等流体介质中，加压获得所需坯体。优

3、点：不需胶粘剂、坯体密度均匀性好、有良好烧结性能缺点：坯体形状和尺寸可控性太差、生产效率低、难于自动化批量生产。7（3）热压铸成型工艺：粉料和蜡混合并加热使蜡熔化（使具有流动性），混合料加压注入模具并冷却（坯体致密且较硬实）优点：可制备形状复杂的构件、易于大规模生产。缺点：烧结前需高温排蜡（900---1100度）薄壁且大而长的制品容易弯曲变形8（4）挤压成型工艺：利用压力将具有塑性粉料通过模具挤出而获得制品优点：适合制备管状、棒状坯体缺点：要求粉料具有一定的塑性（加入有机粘接剂，但存在粘接剂排出）9（5）轧膜成型工

4、艺：将混入粘接剂的坯料放入相向滚动的轧辊之间，使物料在加压的状态下获得薄膜状坯体的方法。优点：工艺简单、生产效率高、设备简单，可获得很薄膜片缺点：只适用于轧制膜片、存在有机粘接剂的排出10（6）注浆成型工艺：将具有一定浓度的浆料注入石膏模中，通过脱水硬化而获得坯体。优点：可制备形状复杂的坯体缺点：容易在坯体中产生空心11（7）流延成型工艺：将陶瓷粉料混入适当的粘结剂制成流延浆料，通过流延嘴刮成薄片状流延在平移转动环形钢带上，烘干而获得薄膜坯体。优点：较之轧膜成型，生产效率高，易于自动化生产，薄膜坯体的厚度可很好地控制

5、。缺点：只适用于制备薄膜坯体、存在有机粘接剂的排出。12（8）注射成型工艺：将粉料和热塑性树脂混合后在注射机上以一定的温度和压力高速注入模具，迅速冷却后脱模获得坯体优点：可获得致密坯体（高压所致）。缺点：设备较复杂、要排出有机树脂。132.1.3烧结烧结概念：是一个复杂的物理、化学过程，陶瓷坯料在表面能减少的推动力的作用下，通过扩散、晶粒长大、气孔和晶界逐渐减少而致密化烧结机制：粘性流动、蒸发与凝聚、体积扩散、表面扩散、晶界扩散、塑性流动。实际烧结过程往往是这些机制的综合作用的结果！14（1）普通烧结烧结设备：各种隧

6、道窑、电炉等。烧结气氛：按要求可在空气中、真空中、保护性气氛中进行添加助剂：适于难烧结坯体（氧化铝、氮化硅、碳化硅），烧结助剂可降低烧结温度（较低温度形成液相）15（2）热致密化方法工艺：热压、热等静压等。优点：可在更低的温度和更短的时间内实现致密化（高温下加压有利于黏性和塑性流动）。缺点：设备昂贵、生产效率低。16（3）反应烧结工艺：通过化学反应直接获得陶瓷材料的方法。优点：烧结过程坯体尺寸基本不变，可获得尺寸精确构件；工艺简单、适于大批量生产。缺点：制品相对密度低（反应不完全造成的）、残留其它相举例：多孔Si坯体

7、在1400度和烧结气氛N2反应形成Si3N4SiC－C多孔体在1600度浸渍液态Si反应形成SiC17（4）微波烧结工艺：采用微波加热原理对陶瓷材料进行快速烧结。优点：升温速度快、烧结温度低、烧结时间短、制品致密缺点：设备要求高、只有电介质材料才可进行烧结。（5）放电等离子烧结(sparkplasmasinteringsystem，SPS)一种新型的烧结方法（参阅教材90页）。182.2陶瓷基复合材料的制备方法2.2.1粉末冶金法原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）均匀混合（球磨、超声等）冷压成形（热压）烧结。关

8、键：均匀混合、烧结过程防止体积收缩而产生裂纹。192.2.2浆体法（湿态法）工艺特点：各组元保持散凝状，在浆体中呈弥散分布，克服粉末冶金法中各组元混合不均的问题控制手段：调整pH值、对浆体进行超声波震动搅拌适用对象：颗粒、晶须、短纤维增韧陶瓷基复合材料浆体浸渍法：可制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料（纤维分布均匀，气孔率低）20图6.3浆体法制备陶