陶瓷基复合材料教学培训课件

1、陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料 复材1302干梦丹陶瓷基复合材料：陶瓷基复合材料： 定义 种类 优异性能 缺陷 实例 现状及发展趋势定义：定义：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。英文名称：Ceramic Matrix Composite，简称CMC种类：种类：陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在，按照组成化合物的元素不同，又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。此外，还有一些会以混合氧化物的形态存在。氧化物陶瓷基体： (1)氧化铝陶瓷基体 (2)氧化锆陶瓷基体 氮化物陶瓷基体： (1)氮化硅陶瓷基体 (2)

2、氮化硼陶瓷基体 (3)碳化硼陶瓷基体氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷：特点：1）硬度大、耐磨性好2）强度高、韧性大（常温抗折强度1.1GPa）3）耐火度高优异性能：优异性能：(1)陶瓷能够很好地渗透进纤维点须和颗粒增强材料；(2)同增强材料之间形成较强的结合力；(3)在制造和使用过程中同增强纤维间没有化学反应；(4)对纤维的物理性能没有损伤；(5)很好的抗蠕变、抗冲击、抗疲劳性能；(6)高韧性；(7)化学稳定性，具有耐腐蚀、耐氧化、耐潮湿等化学性能 缺陷：缺陷： 脆性大是致命缺陷和问题 可靠性不高 由于本体陶瓷材料固有的结构，决定了它对裂纹的敏感性，缺乏能量吸收机制。外加能量全部

3、集中于裂纹尖端的扩展，扩展速度极其迅速，所以材料是在无预兆情况下发生瞬时灾难性破坏实例：实例：现状：现状： 陶瓷材料是一种本质脆性材料，在制备、机械加工以及使用过程中，容易产生一些内在和外在缺陷，从而导致陶瓷材料灾难性破坏，严重限制了陶瓷材料应用的广度和深度，因此提高陶瓷材料的韧性成为影响陶瓷材料在高技术领域中应用的关键。 近年来，受自然界高性能生物材料的启发，材料界提出了模仿生物材料结构制备高韧性陶瓷材料的思路。1990年Clegg等创造性材料制备的Sic薄片与石墨片层交替叠层结构复合材料与常规SiC陶瓷材料相比，其断裂韧性和断裂功提高了几倍甚至几十倍，成功地实现了仿贝壳珍珠层的宏观结构增韧

4、。 陶瓷基层状复合材料力学性能优劣关键在于界面层材料，能够应用在高温环境下，抗氧化的界面层材料还有待进一步开发；此外，在应用C、BN等弱力学性能的材料作为界面层时，虽然能够得到综合性能优异的层状复合材料，但是基体层与界面层之间结合强度低的问题也有待进一步解决。 陶瓷基层状复合材料的制备工艺具有简便易行、易于推广、周期短而廉价的优点，可以应用于制备大的或形状复杂的陶瓷部件。这种层状结构还能够与其它增韧机制相结合，形成不同尺度多级增韧机制协同作用，实现了简单成分多重结构复合，从本质上突破了复杂成分简单复合的旧思路。这种新的工艺思路是对陶瓷基复合材料制备工艺的重大突破，将为陶瓷基复合材料的应用开辟广

5、阔前景。 综上所述，金属基复合材料的制备领域的研究要在改进制备设备、降低制备成本、改善基体与增强体的润湿性、控制制备过程中的界面反应等几个方面开展。 陶瓷基复合材料的制备也存在着很多问题。在高温、高压下制备出的复合材料虽然可以保证材料的致密性，但同时也对纤维造成一定的损伤；降低制备温度，低压下制备复合材料，使得基体孔隙率高，严重影响复合材料的性能。因此，发展新的连续纤维增强复合材料的制备工艺是实现大规模生产的当务之急，也是今后连续纤维增强复合材料研究的主要方向，随着研究的不断深入，高性能复合材料的不断创新，连续纤维增强复合材料的应用将会更加广阔。 现在的透波材料的透波性能较好，热导率较高。陶瓷基透波材料中热导率最低的材料是石英陶瓷，陶瓷基复合材料中二维石英纤维织物增强复合材料的热导率为0.35W(m.K)，该热导率虽然在天线罩材料中较低，但是对于飞行器中的无线电设备在飞行器高速度长时间飞行时的隔热环境，这些材料的隔热性能仍然不能满足隔热需求。因此，应从隔热性能好的高温隔热材料入手，研究这些材料的透波性能，以期待找到在高温下同时具备良好隔热性能和透波性能的材料。发展趋势：发展趋势： 细而长且