陶瓷复合材料学习教案

1、会计学1陶瓷陶瓷(toc)复合材料复合材料第一页，共88页。材 料整体陶瓷颗 粒 增 韧相 变 增 韧AlB2BOB3BSiCAlB2BOB3B/TiCSiB3BNB4B/TiCZrOB2B/MgOZrOB2B/YB2BOB3BZrOB2B/ AlB2BO3B断裂韧性MPa/mP1/2P2.74.24.56.04.24.54. 59126 96.515裂纹尺寸大小, m1.3364174364141165 2927416586459第2页/共88页第二页，共88页。材 料晶须增韧纤 维 增 韧SiC/Al2O3SiC/硼硅玻璃SiC/锂铝硅玻璃铝钢断裂韧性MPa/mP1/2P8 1015251

2、52533444466裂纹尺寸大小, m131204第3页/共88页第三页，共88页。第4页/共88页第四页，共88页。图 10 2 浆体法制备(zhbi)陶瓷基复合材料示意图第5页/共88页第五页，共88页。图10 3 反应烧结(shoji)法制备SiC/Si3N4基复合材料工艺流程第6页/共88页第六页，共88页。图10-4 液态浸渍(jnz)法制备陶瓷基复合材料示意图 第7页/共88页第七页，共88页。图10-5 直接氧化法制备陶瓷(toc)基复合材料示意图 第8页/共88页第八页，共88页。图10 - 6 溶胶 凝胶法制备(zhbi)陶瓷基复合材料示意图 第9页/共88页第九页，共88

3、页。图10-7 溶胶 凝胶法制备纤维(xinwi)陶瓷基复合材料示意图第10页/共88页第十页，共88页。图10 - 8 ICVI法制备纤维(xinwi)陶瓷基复合材料示意图第11页/共88页第十一页，共88页。第12页/共88页第十二页，共88页。图10-9 FCVI法制备纤维(xinwi)陶瓷基复合材料示意图 第13页/共88页第十三页，共88页。第14页/共88页第十四页，共88页。第15页/共88页第十五页，共88页。第16页/共88页第十六页，共88页。第17页/共88页第十七页，共88页。图10 - 10 陶瓷(toc)基复合材料界面示意图 第18页/共88页第十八页，共88页。第

4、19页/共88页第十九页，共88页。图10-11 纤维陶瓷基复合材料应力-应变(yngbin)曲线示意图 第20页/共88页第二十页，共88页。图10-12 CF/ LAS的断裂韧性和弯曲强度(qingd)随纤维含量的变化 第21页/共88页第二十一页，共88页。第22页/共88页第二十二页，共88页。 图10-13 连续CF/玻璃复合材料的弹性模量与纤维(xinwi)含量的关系 第23页/共88页第二十三页，共88页。图10-14 微晶玻璃(b l)基体的热膨胀系数对复合材料性能的影响 第24页/共88页第二十四页，共88页。应力 应变曲线的形状（图10-15）。图10-15 不同密度(md

5、)的C/SiC复合材料的应力-位移曲线 1、= 1.8 g/cm3、2、= 2.1 g/cm3第25页/共88页第二十五页，共88页。图10-16 不同界面状况复合材料(f h ci lio)的应力-位移曲线 第26页/共88页第二十六页，共88页。 图10-18 SiCP粒径对SiCP/AlN性能(xngnng)的影响 颗粒含量对材料弯曲强度及断裂韧性提高效果不是太大，但粒径的影响却较大（图10-17、10-18）。复合材料的性能随着粒径而增大，但随着粒径的进一步增大 。其性能反而下降；这是由于材料的致密度下降，同时引进了更多的缺陷的缘故。 第27页/共88页第二十七页，共88页。图10-2

6、0 图10-19、10-20分别为不同温度下SiCF/ MAS复合材料的力学性能变化。室温下，复合材料的抗弯强度比基体材料高约10倍，弹性模量(tn xn m lin)提高约2倍。复合材料的抗弯强度至700保持不变，然后强度随温度升高而急剧增加；但弹性模量(tn xn m lin)却随着温度升高从室温的137GPa降到850的80 GPa。这一变化显然与材料中残余玻璃相随温度升高的变化相关。 第28页/共88页第二十八页，共88页。图10-22 图10-21为SiCW /Al2O3复合材料的断裂韧性随温度的变化。随温度升高，基体陶瓷的断裂韧性呈下降趋势，而复合材料的KIC却保持不变；在大于10

7、00之后，KIC呈上升趋势。研究结果表明，不仅复合材料的断裂韧性得到提高，而且室温力学性能及高温力学性能、抗热冲击性能及抗高温蠕变性能均得到本质上的改善。图10-22是不同SiCW 含量的Al2O3复合材料的强度随温度的变化。SiCW的加入(jir)增加了韧性及断裂功被归功于裂纹桥联和纤维拔出增韧机制。 第29页/共88页第二十九页，共88页。后，也可使高温强度得到提高。第30页/共88页第三十页，共88页。10-22 第31页/共88页第三十一页，共88页。图10-23 SiC颗粒/ZTP陶瓷的高温蠕变(r bin)性能 第32页/共88页第三十二页，共88页。第33页/共88页第三十三页，

8、共88页。图10-24 20% SiCW /Al2O3复合材料(f h ci lio)的抗热震性能 第34页/共88页第三十四页，共88页。性温度从400提高到700。第35页/共88页第三十五页，共88页。图图10-24 第36页/共88页第三十六页，共88页。第37页/共88页第三十七页，共88页。第38页/共88页第三十八页，共88页。 图10-26 裂纹偏转(pinzhun)机理 第39页/共88页第三十九页，共88页。第40页/共88页第四十页，共88页。第41页/共88页第四十一页，共88页。 图10 27 ZTA性能随ZrO2体积(tj)含量的变化 第42页/共88页第四十二页，

9、共88页。第43页/共88页第四十三页，共88页。图10-28 ZTA中应力诱变(yu bin)韧化导致性能随ZrO2体积含量的变化 第44页/共88页第四十四页，共88页。第45页/共88页第四十五页，共88页。图10-30 裂纹偏转增韧原理 a：裂纹倾斜(qngxi)偏转；b：裂纹扭转偏转； c：增强剂长径比对裂纹扭转偏转的影响。第46页/共88页第四十六页，共88页。 图10-31 纤维(xinwi)脱粘 第47页/共88页第四十七页，共88页。第48页/共88页第四十八页，共88页。图10-32 纤维(xinwi)拔出示意图 第49页/共88页第四十九页，共88页。 图10-33 纤维

10、(xinwi)搭桥 第50页/共88页第五十页，共88页。图10-34 韧性与裂纹扩展(kuzhn)的关系 第51页/共88页第五十一页，共88页。第52页/共88页第五十二页，共88页。第53页/共88页第五十三页，共88页。 图 11 1 不同材料比强度(qingd)与温度的关系对比 第54页/共88页第五十四页，共88页。第55页/共88页第五十五页，共88页。第56页/共88页第五十六页，共88页。第57页/共88页第五十七页，共88页。第58页/共88页第五十八页，共88页。第59页/共88页第五十九页，共88页。于紧实并能提供复合材料所需的物理和力学性能的连续纤维。第60页/共88

11、页第六十页，共88页。第61页/共88页第六十一页，共88页。第62页/共88页第六十二页，共88页。第63页/共88页第六十三页，共88页。第64页/共88页第六十四页，共88页。图11 4 扩散(kusn)与沉积速度对空隙封闭影响 第65页/共88页第六十五页，共88页。图 11 5 反应温度、压力及气体(qt)流量对沿空隙沉积速度的影响 第66页/共88页第六十六页，共88页。第67页/共88页第六十七页，共88页。第68页/共88页第六十八页，共88页。工。并局限于单件构件的生产。第69页/共88页第六十九页，共88页。第70页/共88页第七十页，共88页。第71页/共88页第七十一页

12、，共88页。速工艺不受预制体几何形状上的限制，工艺时间相当短。第72页/共88页第七十二页，共88页。第73页/共88页第七十三页，共88页。 图117 树脂(shzh)浸渍、固化、碳化体积收缩示意图 第74页/共88页第七十四页，共88页。第75页/共88页第七十五页，共88页。的界面；沥青碳与树脂碳之间的界面。第76页/共88页第七十六页，共88页。第77页/共88页第七十七页，共88页。第78页/共88页第七十八页，共88页。图 11 10 碳纤维-沥青(lqng)碳界面结构示意图 第79页/共88页第七十九页，共88页。构（图11 10）第80页/共88页第八十页，共88页。图 11 11 CVD碳的三种显微组织(zzh)结构示意图第81页/共88页第八十一页，共88页。也可能两种形态共存。第82页/共88页第八十二页，共88页。第83页/共8