复合材料成型工艺PPT学习教案

1、会计学1复合材料成型工艺复合材料成型工艺2一是，即将按产品的要求，铺置成一定的形状，一般就是产品的形状;二是，即把已铺置成一定形状的，在温度、时间和压力等因素影响下使下来，并能达到预期的性能要求。第1页/共229页3第2页/共229页4第3页/共229页5手糊成型工艺是复合材料一种成型方法，也是一种的方法，其具体工艺过程如下：第4页/共229页6首先，在模具上涂刷，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。 第5页/共229页7然后，在一定压力作用下（）或者利用树脂体系固化时放出的热量固

2、化成型（），最后得到复合材料制品。其工艺流程如下图所示：第6页/共229页8第7页/共229页9为了得到良好的脱模效果和理想的制品，同时使用几种脱模剂，可以发挥。第8页/共229页10不受产品尺寸和形状限制，适宜、产品的生产；、设备。第9页/共229页11 ；易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位制品，。第10页/共229页12 低，大，差。 不易控制，不高。 产品较低。第11页/共229页13是一种古老的技术，早在20世纪初就出现了酚醛塑料模压成型。模压成型是一种对和都适用的纤维复合材料成型方法。第12页/共229页14将定量的与放入敞开的金属对模中，闭模后使其，并在压力作用下充满模腔，形

3、成与模腔相同形状的模制品；使树脂进一步发生而固化，或者冷却使，脱模后得到。第13页/共229页15第14页/共229页16模压成型工艺有，多数结构复杂的制品可，无需二次加工，制品外观及尺寸的，容易实现等。第15页/共229页17，压机及模具，制品尺寸受设备限制，一般只的中、小型制品。第16页/共229页18已成为复合材料的重要成型方法，在各种成型工艺中所占比例仅次于和，居第三位。近年来随着专业化、自动化和生产效率的提高，制品成本不断降低，使用范围越来越广泛。第17页/共229页19主要用作结构件、连接件、防护件和电气绝缘等，广泛应用于工业、农业、交通运输、电气、化工、建筑、机械等领域。由于模压

4、制品，在兵器、飞机、导弹、卫星上也都得到应用。第18页/共229页20，是把一定层数的(纸)叠在一起，送入，在一定的温度和压力下的工艺。属于干法压力成型范畴，是复合材料的一种主要成型工艺。第19页/共229页21生产的制品包括各种、等。复合材料如下第20页/共229页22第21页/共229页23是制品表面光洁、质量较好且稳定以及生产效率较高。是只能生产板材，且产品的尺寸大小受设备的限制。第22页/共229页24将分别混有促进剂和引发剂的从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷出，同时将用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起。第23页/共229页25当与混合沉积到一定厚度时，、，最后。其具体工艺流程图如

5、下：第24页/共229页26第25页/共229页27对所用原材料有一定要求，例如树脂体系的，、和以及等。最常用的树脂是在室温或稍高温度下即可固化的等。第26页/共229页28喷射法使用的模具与手糊法类似，而可提高数倍，降低，能够。第27页/共229页29用方法虽然可以制成，但其都较难精确控制，树脂含量一般在60%以上，较高，施工现场污染和浪费较大。第28页/共229页30利用可以制作大蓬车车身、船体、广告模型、舞台道具、贮藏箱、建筑构件、机器外罩、容器、安全帽等。第29页/共229页31将的连续纤维或布带，按照一定规律上，然后成为的工艺过程，称为。缠绕如下图所示：第30页/共229页32缠绕工

6、艺流程图第31页/共229页33利用制作复合材料制品时，有两种不同的方式可供选择：一是将浸树脂后，再缠绕在芯模上；二是先将缠好后，再浸渍树脂。目前普遍采用前者。第32页/共229页34类似一部机床，纤维通过树脂槽后，除去纤维中多余的树脂。为改善和避免，可预先在纤维表面徐覆一层，或者。第33页/共229页35纤维可以通过机械传动或计算机控制。缠绕达到要求厚度后，根据所选用的树脂类型，在室温或加热箱内、便得到复合材料制品。 第34页/共229页36利用制造时，一般要求纤维具有和，纤维纱的以及缠绕时、等。第35页/共229页37另外，在缠绕的时候，所使用的应有，成型加工过程中（缠绕张力、固化时的热应

7、力、自重等），满足制品和以及等。第36页/共229页38常用的有石膏、石蜡、金属或合金、塑料等，也可用，如以作粘结剂制成。 第37页/共229页39首先，纤维按预定要求排列的和，通过改变纤维排布方式、数量，可以实现，因此，能在较大程度上发挥优异的特点，第38页/共229页40其次，用所制得的成品，和高，比较和较高等。第39页/共229页41大，只有大批量生产时才可能降低成本。第40页/共229页42适于制作承受一定内压的，如固体火箭发动机壳体、导弹放热层和发射筒、压力容器、大型贮罐、各种管材等。第41页/共229页43近年来发展起来的，可以实现复杂横截面形状的或断面呈、以及容器的成型。第42页

8、/共229页44 拉挤成型工艺中，首先将浸渍过树脂胶液的或在牵引装置作用下通过而；第43页/共229页45其次，在模中或固化炉中，制成具有特定横截面形状和长度不受限制的复合材料，如、等。第44页/共229页46一般情况下，只将在成型模中加热到的程度，是在加热箱中完成的。第45页/共229页47 过程中，要求增强纤维的强度高、集、和容易被树脂胶液。常用的如玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维以及金属纤维等。第46页/共229页48用作以为主，要求树脂的粘度低和适用期长等。大量使用的基体材料有和等。第47页/共229页49另外，以耐热性较好、熔体粘度较低的为基体的也取得了很大进展。其拉挤成型的关键在

9、于。第48页/共229页50在中，目前常用的方法如和。是使增强材料通过熔融树脂，浸渍树脂后在成型模中；第49页/共229页51中，首先按一定比例将热塑性聚合物纤维与增强材料混编织成、等几何形状的织物；然后，利用具有一定几何形状的织物通过热模时并，后成为产品。 第50页/共229页52，易于实现自动化； 制品中增强材料的含量一般为40-80，能够充分发挥增强材料的作用，；第51页/共229页53不需要或仅需要进行少量加工，生产过程中；制品的，以适应不同制品的使用要求，其长度可根据需要。第52页/共229页54(1)。主要用于上、下水装置，工业废水处理设备、化工挡板及化工、石油、造纸和冶金等工厂内

10、的栏杆、楼梯、平台扶手等。(2)。主要用于高压电缆保护管、电缆架、绝缘梯、绝缘杆、灯柱、变压器和电机的零部件等。第53页/共229页55(3)。主要用于门窗结构用型材、桁架、桥梁、栏杆、支架、天花板吊架等。(4)。主要用于卡车构架、冷藏车箱、汽车笼板、刹车片、行李架、保险杆、船舶甲板、电气火车轨道护板等。第54页/共229页56(5)。主要用于钓鱼杆、弓箭杆、滑雪板、撑杆跳杆、曲辊球辊、活动游泳池底板等。(6)。主要用于太阳能收集器、支架、风力发电机叶片和抽油杆等。(7)。如宇宙飞船天线绝缘管，飞船用电机零部件等。第55页/共229页57目前，随着的不断发展，正向着、热塑性和热固性树脂同时使用

11、的和方向发展。生产，改进和都将是今后的发展方向。第56页/共229页58是树脂基复合材料生产中的一种重要成型方法，它适用于，但以热塑性复合材料应用最广。 第57页/共229页59是根据发展起来的一种成型方法。该方法是将、送入注射腔内，加热熔化、混合均匀，并以一定的挤出压力，注射到温度较低的中，经过冷却定型后，开模便得到复合材料制品。第58页/共229页60包括、和等步骤。加工时，一般是将(防止物料在进入模具之前发生固化)与混合均匀后注射到模具，然后再使其固化成型。 第59页/共229页61在加工过程中，由于会使纤维在树脂基体中的分布有一定的。如果制品形状比较复杂，则容易出现或，影响材料的性能。

12、第60页/共229页62因此，要求树脂与短纤维的混合均匀，混合体系有良好的流动性，而纤维含量不宜过高，一般在30-40左右。第61页/共229页63所得制品的、，除氟树脂外，几乎所有的都可以采用这种方法成型。(氟分散)【用途】具有聚三氟氯乙烯的优良性能，加工性能较好，制件比较柔软。使用温度达170。不易发生发脆现象。可用作电绝缘、耐腐蚀和光学透明材料。【制备或来源】由10%（摩尔）偏二氟乙烯和90%（摩尔）三氟乙烯共聚而成。 第62页/共229页64按在注射腔中分类，常用的有和两种。由于塑化能力较低、塑化均匀性差，注射压力损耗大及注射速度较慢等，已很少生产，现在普遍使用的是。第63页/共229

13、页65金属基复合材料的对复合材料的有很大的影响，是金属基复合材料的之一。第64页/共229页66 金属基体与增强材料的和； 金属基体/增强材料和在工艺过程中的形成及控制；第65页/共229页67 在金属基体中的； 防止在制备工艺过程中的； 优化，提高复合材料的，降低。 第66页/共229页68根据各种把分为四大类：第67页/共229页69第68页/共229页70固态制备工艺主要为和两种方法。第69页/共229页71在一定的温度和压力下，把表面新鲜清洁的相同或不相同的金属，通过而连接在一起。因而，扩散结合也成为一种制造的传统工艺方法。第70页/共229页72中，增强纤维与基体的结合主要分为三个关

14、键步骤：第71页/共229页73采用扩散结合方式制备金属基复合材料，要求严格，纤维排布、叠合以及封装手工操作多，成本高。但是连续纤维增强并能按照铺层要求排布的惟一可行的工艺。第72页/共229页74在中，增强纤维与基体的容易解决，而且在热压时可通过的办法来。因此，在金属基复合材料的中大量采用。第73页/共229页75粉末冶金既可用于增强，又可用于、或增强的金属基复合材料。第74页/共229页76在粉未冶金法中，长纤维增强金属基复合材料分两步进行。首先是将预先设计好的一定体积百分比的混装于容器中，在真空或保护气氛下。然后将预烧结体进行加工。第75页/共229页77一般情况下，采用制备的长纤维增强

15、金属基复合材料中，纤维的为40% 60%，最多可达75%。第76页/共229页78 或金属熔点，因而由高温引起的增强材料与金属基体的，减小了界面反应对复合材料性能的不利影响。同时可以通过热等静压或烧结时的、和等工艺参数来控制界面反应。第77页/共229页79 可根据性能要求，使增强材料（纤维、颗粒或晶须）与基体金属粉末，可达75%，可达50%以上，这是液态法无法达到的。第78页/共229页80 可降低增强材料与基体的要求，也降低了增强材料与基体粉未的的要求，使颗粒或晶须在金属基复合材料的基体中。第79页/共229页81 采用时，其组织细化、致密、均匀，一般不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使得到明显

16、改善，从而提高复合材料的性能。第80页/共229页82 制备的金属基复合材料可通过传统的进行二次加工。可以得到所需形状的复合材料构件的。第81页/共229页83 工艺过程比较； 金属基体必须制成粉末，增如了工艺的和； 在制备铝基复合材料时，还要防止铝粉引起的。 第82页/共229页84液态法亦称为，其中包括、以及和等。第83页/共229页85液态法是目前制备、和增强金属基复合材料的主要工艺方法。液态法主要特点是金属基体在制备复合材料时均处于液态。第84页/共229页86与固态法相比，液态法的，与传统金属材料的成型工艺，如铸造、压铸等方法非常相似，因此液态法得到较快的发展。第85页/共229页8

17、7压铸成型是指在压力作用下将液态或半液态金属基复合材料或金属以一定速度充填或中，在压力下快速凝固成型而制备金属基复合材料的工艺方法。第86页/共229页88首先将包含有增强材料的金属熔体倒入后，迅速加压，压力约为70100MPa，使液态金属基复合材料在压力下凝固。待复合材料顶出，即制得所需形状及尺寸的金属基复合材料的。第87页/共229页89压铸工艺中，影响金属基复合材料性能的主要有四个：、 、 。第88页/共229页90在采用预制增强材料块时，为了获得的复合材料，一般不低于50MPa，以使预制件不变形为宜，一般为13cm/s。第89页/共229页91对于，熔融金属温度一般为700800，一般

18、可控制在500800，并可相互补偿，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。第90页/共229页92采用生产的铝基复合材料的零部件，其、，可以获得比一般性能优良的压铸件。与其他金属基复合材料制备方法相比，压铸工艺，材料的，易于生产。第91页/共229页93半固态复合铸造主要是针对而提出的改进工艺。这种方法是将颗粒加入处于半固态的金属基体中，通过搅拌使颗粒在金属基体中均匀分布，并取得良好的界面结合，然后或将半固态复合材料注入模具中进行。第92页/共229页94通常采用时，常常会由于强烈搅拌将气体或表面金属氧化物卷入金属熔体中；同时当颗粒与金属基体时，颗粒难以与金属基体复合，而且颗粒在金属基体中由于比

19、重关系而难以得到均匀分布，影响复合材料性能。第93页/共229页95是将金属熔体的温度控制在之间，通过搅拌使部分破碎成固相颗粒，熔体中的固相颗粒是一种，可以防止半固态熔体粘度的增加。第94页/共229页96当加入预热后的时，因熔体中含有一定量的，在搅拌中而滞留在半固态金属熔体中，增强颗粒不会而得到一定的分散。同时强烈的也使增强颗粒与金属熔体直接接触，。第95页/共229页97 金属基体应使熔体达到30%50%固态； 应不产生湍流以防止空气裹入，并使熔体中形成固态颗粒，降低熔体的粘度，从而有利于增强颗粒的加入。第96页/共229页98由于浇注时金属基复合材料是，直接浇注成型或压铸成型所得的铸件几

20、乎，。第97页/共229页99主要应用于金属基复合材料，因短纤维、晶须在加入时容易结团或缠结在一起，虽经搅拌也不易分散均匀，因而不易采用此法来制备金属基复合材料。第98页/共229页100如下：是将增强材料制成，置于氧化铝容器内。再将基体金属坯料置于可渗透的上部。第99页/共229页101氧化铝容器、预制体和基体金属坯料均装入可通入流动氮气的中。通过加热，并自发渗透进入网络状中。第100页/共229页102能较明显金属基复合材料的制造，但复合材料的，而其显著高于基体金属。 第101页/共229页103例如以5560%Al2O3或SiC预制成零件的形状，放入同样形状的，将含有3%10%Mg的（基

21、体）放置在上，在流动的氮气气氛下，加热至8001000，铝合金熔化并自发渗入预制体内。第102页/共229页104由于发生反应，在金属基复合材料的显微组织中还有AlN。控制、以及，可以控制AIN的生成量。第103页/共229页105AIN在中起到提高复合材料，降低的作用。采用这种方法制备的是铝合金基体的两倍，而SiC/Al的刚度也达到钢的水平，但强度水平较低。第104页/共229页106首先，将在坩埚中熔化后，在压力作用下通过喷咀送入雾化器，在高速惰性气体射流的作用下，形成所谓“” ；第105页/共229页107然后，通过一个或多个向“雾化锥”喷射入，使之与一齐在基板（收集器）上沉积，并快速凝

22、固形成颗粒增强金属基复合材料，如下图所示。第106页/共229页108雾化金属液滴与颗粒共沉积示意图第107页/共229页109 该，喷射，有利于实现工业化生产。 ，直接沉积的复合材料密度一般可达到理论的95%98%；第108页/共229页110属，冷速可达103 106 K/s，故金属，消除了，同时增强材料与金属液滴接触时间短，；第109页/共229页111 具有和。该工艺适于多种金属材料基体，如高、低合金钢、铝及铝合金、高温合金等。同时可设计雾化器和收集器的形状和一定的机械运动，以直接形成、和等接近的复合材料的坯料；第110页/共229页112在复合材料制造过程中，在基体中称作原位自生成法

23、。第111页/共229页113在金属基复合材料制备过程中，往往会遇到两个问题：一是增强材料与金属基体之间的（即润湿性）问题，二是无论固态法还是液态法，增强材料与金属基体之间的界面都存在。第112页/共229页114其中，增强材料与金属基体之间的往往影响金属基复合材料在高温制备和高温应用中的和。如果（纤维、颗粒或晶须）能从金属基体中（即原位），则上述两个问题就可以得到较好的解决。第113页/共229页115以制造的金属基复合材料中，基体与增强材料间的，。特别当增强材料与基体之间有或关系时，能非常有效地传递应力；而且，界面上不生成有害的反应产物，因此这种复合材料有较优异的力学性能。第114页/共2

24、29页116有三种方法1) 共晶合金定向凝固法2) 直接金属氧化法（DIMOXTM）3) 反应自生成法（XDTM）第115页/共229页117增强材料从基体中凝固析出，通过控制冷凝方向，在基体中生长出排列整齐的类似纤维的条状或片层状。以这种方式生产的、定向凝固共晶复合材料已得到应用。第116页/共229页118复合材料的必须满足三个条件： 有（GL）的加热方式； 满足； 两相的要协调进行。第117页/共229页119LELLDCCmRG)(0二元共晶材料的是：其中， C0为合金成份；GL为液相温度梯度；R为凝固速度；mL为液相线斜率；CE为共晶成份；DL为溶质在液相中的扩散系数。第118页/共

25、229页120复合材料的组织是还是（纤维状）取决于共晶中Xf。在二元共晶中，当Xf 32 %时为层片状。第119页/共229页121共晶复合材料主要应用于航空透平机叶片，有三元共晶合金Al-Ni-Nb，它所形成的和相为Ni3Al和Ni3Nb；单变度共晶合金C-Co-Cr，所形成的和相分别为(Co,Cr)和(Cr,Co)7C3。第120页/共229页122DIMOXTM是一种可以制备金属基复合材料和陶瓷基复合材料的。DIMOXTM法根据是否有又可分为和，两者原理相同。第121页/共229页123的特点制备金属基复合材料的没有填充物（增强材料预成型体）和增强相，只是通过来获取复合材料。第122页/

26、共229页124在中，例如需制备Al2O3/Al，则可通过来获取Al2O3增强相。通常铝合金表面迅速氧化，形成一种内聚、结合紧密的，这层氧化铝膜使得氧无法进一步渗透，从而阻止了膜下的铝进一步氧化。第123页/共229页125但是在DIMOXTM工艺中，上升到9001300，远超过铝的熔点660。通过进一步加入Si和Mg，使熔化金属通过显微通道，并顺序氧化，即铝被氧化，但未被堵塞。第124页/共229页126利用工艺，可以来控制Al2O3的量。如果这一工艺过程在停止的话，则所制备的复合材料就是致密互连的Al2O3陶瓷基复合材料，其中含有5% 30%的Al。第125页/共229页127除了可以外，

27、还可以。通过DIMOXTM工艺还可以获得AlN/Al，ZrN/Al和TiN/Ti等金属基或陶瓷基复合材料。第126页/共229页128当DIMOXTM工艺采用时，由于增强材料预成型体是透气的，金属基体可以通过顺序氧（氮）化形成基体。第127页/共229页129这种方法是在近20年中发展起来的技术，主要用于制造复合材料。第128页/共229页130在反应自生成法中，是由加入基体中的或者合金熔体中的与生成的。第129页/共229页131在XDTM工艺中，可以根据所选择的原位生成的，选择基体和增强相生成所需的，如一定粒度的金属粉末，硼或碳粉，按一定比例（反应要求）混合。第130页/共229页132X

28、DTM工艺原理示意图第131页/共229页133当这种混合物制成，加热到金属熔点以上或者自蔓延的反应发生的温度时，用以生成在基体中弥漫的、晶须和等增强相。第132页/共229页134XDTM工艺的是可以生成一种，它属于专利技术。例如，一定粒度的铝粉、钛粉和硼粉以一定比例，加热后反应生成TiB2，进而形成TiB2增强的铝基复合材料。 Al + Ti + B TiB2 + Al 第133页/共229页135XDTM法不仅可以用生成复合材料，也可以在熔融的合金中导入而生成复合材料。如在熔融的Al-Ti合金中导入，反应生成TiC，进而形成TiC增强铝基复合材料。Al + Ti + C TiC + Al

29、第134页/共229页136 增强相是，具有热稳定性； 增强相的类型、形态可以； 各种均可作为基体； 复合材料可以采用传统金属加工方法。第135页/共229页137XDTM材料包括Al、Ti、Fe、Cu、Pb和Ni基复合材料，还可以是TiAl、Ti3Al和NiAl等复合材料。其中，包括硼化物、氮化物和碳化物等，其可以是颗粒、片晶和杆状，还可以。第136页/共229页138的制造分为两个步骤：第一步是将掺入未固结(或粉末状)的中，排列整齐或混合均勾；第二步是运用各种加工条件在尽量和的前提下，制成复合材料制品。 第137页/共229页139根据的制造步骤，在加工制备复合材料时，应根据使用要求，相应

30、地增强，针对不同的增强材料(纤维、晶须、颗粒)，选择相应的加工条件等因素。第138页/共229页140选择哪种，除了根据使用要求，如、等，两种材料间一些也直接影响复合材料的性能。第139页/共229页141通常要考虑的如下：熔点、挥发度、密度、弹性模量、热膨胀系数、蠕变性能、强度、断裂韧性等。第140页/共229页142纤维和基体的：化学相容性、热性能相容性(主要是高温状态)、同环境的相容性(包括内部和外部，而外部环境的相容主要包括氧化和蒸发)。 第141页/共229页143针对不同的增强材料，已经开发了。例如，对于以陶瓷基复合材料的加工通常采用下面三种方法：首先采用工艺，然后再；第142页/

31、共229页144将编织制成，再进行(CVD)，(CVI)，(Lanxide)； 利用的制成陶瓷基复合材料。第143页/共229页145对于陶瓷基复合材料，主要采用，包括、或。第144页/共229页146此外，一些新开发的工艺如、 、等也可用于陶瓷基复合材料的制备。第145页/共229页147陶瓷基复合材料的制备方法：将在液体介质中经机械或超声分散，再与均匀混合，制成一定形状的坯件，烘干后烧结。第146页/共229页148制备陶瓷基复合材料时，为了克服在烧结过程中的，坯件制造采用或成型上艺。此外，工艺、等工艺也适合于制备陶瓷基复合材料。第147页/共229页149第148页/共229页150第1

32、49页/共229页151传统的陶瓷生产工艺，是将，然后。第150页/共229页152借鉴中的、等成型工艺，为了快速生产的需要，可以在一定的条件下将和混合后，压制成型，除去有机黏结剂，然后成制品。第151页/共229页153在法的生产过程中，通常会遇到烧结过程中，同时最终产品中有的问题。第152页/共229页154在用增强陶瓷基材料进行烧结时，除了会遇到的问题外，还会使在烧结和冷却时产生或。这主要是由决定的。第153页/共229页155例如主要有：具有较高的；增强材料和基体不同的；增强材料在基体中的不同等。第154页/共229页156热压是目前制备(CMCs)最常用的方法，一般把它称为。主要用在

33、和复合材料中。第155页/共229页157主要包括以下两个步骤：渗入没有固化的基体中；固化的复合材料被。 第156页/共229页158第157页/共229页159第158页/共229页160此主要包括以下：纤维首先通过浆料池；浸渍的丝被卷到一个转筒上；干燥后被切割并依照一定的要求层状排列；固化并加热成型。第159页/共229页161其中，浆料池中的由、和组成；另外，再加入一些，有助于提高纤维在浆料中的浸润性。第160页/共229页162下图显示了在热压氧化铝纤维增强玻璃陶瓷基复合材料时，随的变化曲线。第161页/共229页163温度压力热压各向同性氧化铝纤维增强玻璃陶瓷基复合材料时温度、压力随

34、时间的变化曲线第162页/共229页164 非常适合，因为它的低于这些晶体基体材料的熔点。但热压过程中，除了要考虑外，还要考虑的因素包括： 第163页/共229页165在整个操作过程中，避免损伤纤维表面。影响的能力，太强的拉力会导致纤维破坏。第164页/共229页166在加工过程中，要尽量。因为结晶陶瓷的耐火颗粒在与纤维的机械接触中会，也会损伤纤维，还要避免纤维在高温中与基体的反应。第165页/共229页167是一个重要方面，包括粉体的含量、粉体粒子的大小、黏结剂的种类和含量、溶剂等，它们都对最终有所影响。第166页/共229页168为了减少最终制品的，在热压之前，要设法完全除去，使用比纤维直

35、径更小的颗粒状陶瓷基体。第167页/共229页169非常关键，通常是在一个非常窄的操作温度范围，可以减少纤维的损坏。第168页/共229页170可以制得纤维定向排列、低孔隙率、高强度的。它可以用在C、Al2O3、SiC和Al2O3.SiO2纤维增强玻璃、玻璃陶瓷和氧化物陶瓷的制造工艺中。这种工艺的是要求。第169页/共229页171新的制备技术主要指在20世纪70年代开始发展起来的技术。它包括，以化学反应为基础的、 ，(SHS)等技术。第170页/共229页172渗透法就是在预制的增强材料坯件中使以固态、液态或气态的形式渗透制成复合材料。其中，比较常用的是。第171页/共229页173类似于聚

36、合物基复合材料制造技术中，纤维布被液相的树脂渗透后，。二者的差别就是所用的，要高得多。下图是液相渗透工艺示意图。第172页/共229页174第173页/共229页175由于具有较高的黏度，为了提高对的渗透，通过对，来提高其浸渍性，这种提高渗透主要采用。第174页/共229页176另外，和这两种物理方法也可以被用来。以这种方法生产的是制造工艺是一个简单的一步生产过程，可以获得一个均匀的制品。第175页/共229页177如果使用就可能在陶瓷和增强材料之间发生化学反应；具有比金属更，因此对增强材料的渗透相当困难；第176页/共229页178和在冷却后，由于不同的会引起收缩产生。因此，为了避免这种情况

37、，要尽量选用增强材料和基体。第177页/共229页179就是利用直接与发生氧化反应而制备陶瓷基复合材料的工艺方法。由于它是由Lanxide公司发明的，所以又称为Lanxide法。第178页/共229页180将增强纤维或纤维预成型件置于熔融金属的下面，并处于中，熔融金属中含有镁、硅等一些添加剂。第179页/共229页181在不断的过程中，与在不断发生氧化反应，这种反应始终进行，反应生成的氧化物沉积在，形成含有少量金属、致密的陶瓷基复合材料。第180页/共229页182Al + N2以为例，在空气或氮气气氛中，主要发生下列反应：2Al2O3AlN4Al + 3O2第181页/共229页183一般在

38、这种陶瓷基复合材料制品中，未发生氧化反应的约占 5 30。可以用来这种方法制造高温热能量交换器的等部件，具有较好的机械性能(强度、韧性等)。第182页/共229页184的缺点以这种方法生产的产品中，很难完全被氧化或除去。这种方法难于用来生产一些，比如航天工业的一些部件。第183页/共229页185已经被广泛用于制造整体陶瓷件，同样该技术也可以用于制造陶瓷基复合材料，已广泛应用的有和工艺。第184页/共229页186CVD法就是利用技术，通过一些反应性混合气体在高温状态下反应，分解出陶瓷材料并沉积在各种增强材料上形成的方法。第185页/共229页187将化学气相沉积技术运用在的工艺就称为。第18

39、6页/共229页188从这两种工艺技术来说，CVD法首先被开发并应用于一些陶瓷纤维的制造和C/C复合材料的制备；CVI方法在CVD技术上发展起来并被广泛应用于各种陶瓷基复合材料。第187页/共229页189下图是CVI的工艺示意图，第188页/共229页190第189页/共229页191以A12O3陶瓷基复合材料为例，反应性混合气体(AlCl3H2/CO2)在较低的沉积温度(9501000)和压力(23kPa)下发生下列反应：第190页/共229页192固态的Al2O3沉积在纤维表面，最后形成陶瓷基复合材料。第191页/共229页193与CVD工艺相比，CVI工艺实际上是一种，这样就可以避免一

40、般陶瓷基复合材料工艺对增强材料的损伤。CVI制造的产品，其实际密度可以达到理论密度的9394。第192页/共229页194 CVI工艺生产CMC的主要优点：在高温下有很好的机械性能；可以生产一些较大的、形状复杂的产品；产品能较好地保持纤维和基体的抗弯性能。第193页/共229页195CVI工艺的主要缺点就是生产工艺时间较长，生产成本较大。第194页/共229页196溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶（Sol-Gel）法是运用胶体化学的方法，将含有，与混合后反应形成，溶胶在一定的条件下转化成为，然后烧结成CMC的一种工艺。第195页/共229页197由于从转变成所需的反应温度要低于传统工艺中的，因此，在制

41、造一些整体的陶瓷构件时，溶胶-凝胶法有较大的优势。第196页/共229页198与一些结合，可以发挥比较好的作用。如在中，溶胶作为纤维和陶瓷的黏结剂，在随后除去黏结剂的工艺中，经烧结后变成了与陶瓷基相同的材料，有效地减少了复合材料的孔隙率。第197页/共229页199热解(Pyrolysis)法就是形成陶瓷基复合材料的方法。第198页/共229页200如由生产SiC陶瓷基复合材料中，聚合物一般在热解过程中有较高的陶瓷产量、低的收缩、好的机械性能，同时聚合物本身容易制备。聚合物热解法可用来生产SiCf/SiC和Si3N4f/SiC等陶瓷基复合材料。 第199页/共229页201溶胶-凝胶法和热解法

42、生产CMC的优点：、容易控制复合材料的组分，无论是溶胶还是聚合物先驱体都比较容易渗透到纤维中； 、最后成型时的温度较低。第200页/共229页202溶胶-凝胶法和热解法生产CMC的缺点：、在烧结时会产生；、。第201页/共229页203自蔓燃高温合成(self-propagation high temperature synthesis )法就是利用高效的热反应，最后生成所需要的产品。第202页/共229页204自蔓燃高温合成技术一般用于制造。该技术生产的产品中一般都有。为了减少孔隙，在燃烧反应结束后，温度还相当高的情况下，应立即置于较高压力。第203页/共229页205自蔓燃高温合成技术中，

43、一些用传统方法难以生产的陶瓷化合物被制造出来。如将钛粉和碳黑混合，冷压成型，点燃，迅速引燃后形成碳化钛。第204页/共229页206以自蔓燃高温合成法制造的耐火部件具有以下特点：(最高可达4000以上）； 能很好地，可以制造不同形状的产品。 第205页/共229页207许多陶瓷产品如SiC/Al2O3 TiC/ Al2O3 BN/ Al2O3 TiB2/TiC等都可以用制造；另外一些也可以用此法生产，因此在美国、俄罗斯等一些国家，围绕自蔓燃高温合成法在不断研制新的产品和技术。第206页/共229页208(1)纤维增强陶瓷基复合材料的制备纤维增强陶瓷基复合材料的性能取决于多种因素。第207页/共229页2091、从方面看，与的尺寸及数量、的大小以及一些其他缺陷有关；2、从方面来看，则与纤维中的、纤维的、及其他有关；第208页/共229页210从情况看，则与、以及有关。正因为有如此多的影响因素，所以在实际中针对不同的材料，