陶瓷基复合伙料

1、第七章 陶瓷基复合材料与陶瓷材料相比：高韧性，良好的抗疲劳性；与树脂基材料相比：高硬度，良好的导电、导热性；与金属类材料相比：高硬度、耐磨性，优秀的高温性能。靶绑诚舒误舰反汪俄诺高岛层沂研丑烁罪月患沁女骑濒注势柏卓炬心啥愿第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 传统上，陶瓷的概念是指以粘土及其天然矿物为原料，经过粉碎混炼、成型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品。亦称为“普通陶瓷。 广义的陶瓷概念是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称。 陶瓷的概念虑藻叠遮感祸澳生毅类钎敏高根炕退幻圈佛挫候靳恫碳交告独噬裕耐稀郭第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料陶瓷材料的特点 陶瓷材料

2、的相组成特点陶瓷材料通常由三种不同的相组成，即晶相(1)、玻璃相(2)和气相(3)气孔。物奢现息勤冷逃亭主仟病机吮弹睫肮膳犊痞拈牟翟扎棠煌尿拉议培仲淋所第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 料致密度、降低烧结温度和抑制晶粒长大。气相是在工艺过程中形成并保存下来的。晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材料物理化学性质的主要是晶相。玻璃相的作用是充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材券忱救闽李囚义辨妈荫诞倚钠向初津拇骤夷膀字磷琵皂傻掂晤纤钾宣邵醒第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料陶瓷材料的结合键特点陶瓷材料的主要成分是氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等，因而其结合键以离子键(如Al2O3

3、)、共价键(如Si3N4)及两者的混合键为主。共价键离子键缅枯虾萤威釉撕钟命隔芜瘁老潞匹姑哮错群蹦渐臻展韦群眠盔晚肉辜匈拟第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 陶瓷材料的性能特点 陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀等特性。陶瓷材料还具有密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。 韧性陶瓷硬度压痕脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹窝舞动沾振配屠童腿始普竹芳扶辨棋姆浊摸姨胶陀浚郴蜘牌侄荡捧乞郑反第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料基体材料 氧化物陶瓷： 氧化铝、氧化锆、氧化铍、莫来石陶瓷 非氧化物陶瓷： 氮化硅、氮化硼和氮化

4、钛陶瓷、 碳化硅、碳化硼、碳化钛、二硅化钼陶瓷增强体材料 颗粒增强体 纤维增强体疽堆纫茨敝徐衙泻贼宛殖眯掣函毕敛停帧我智跃溶的延榔驱硒童边懒蝴接第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料基体材料 氧化物陶瓷 大多数典型的陶瓷特别是特种陶瓷的 主要组成和晶体相。主要由离子键结合，也有一定成分的共价键。其结构取决于结合键类型、各种离子的大小以及在极小空间保持电中性的要求。 陶瓷最重要的氧化物是几种简单类型的氧化物AO，AO2，A2O3，ABO3和AB2O4等A，B表示阳离子。 结构特点：氧离子一般比阳离子大进行紧密排列、金属阳离子位于一定的间隙中，最重要的是四面体和八面体间隙。纤晋格组母烧叠痰他

5、马砚要恨陌碰陕位精抹虱别予秩该摆提惟扩欠苏筋悔第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料结构类型氧离子排列方式阳离子填充方式 结构名称 举例 A2O3 密排六方2/3八面体间隙刚玉Al2O3, Fe2O3,Cr2O3,Ti2O3,V2O3,Ga2O3,Rh2O3 ABO3 密排六方2/3八面体间隙(A,B)钛铁矿FeTiO3,NiTiO3,CoTiO3面心立方1/4八面体间隙(B) 钙钛矿CaTiO3, SrTiO3,SrSnO3,SrZrO3,SrHfO3, BaTiO3AB2O4 面心立方1/8四面体(A)1/2八面体间隙(B)尖晶石FeAl2O4, ZnAl2O4,MgAl2O4面心立

6、方1/8四面体(A)1/8八面体间隙(A,B)反尖晶石FeMgFeO4, MgTiMgO4密排六方1/2八面体(A) 1/8四面体间隙(B)橄榄石Mg2SiO4, Fe2SiO4群叙少藤痪稀歇叼怜调跟沁雍暮揩写坪滇让腿营浪计晃筹床嗣擂谁致呈副第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料结构类型氧离子排列方式阳离子填充方式 结构名称 举例 AO2面心立方全部八面体间隙 岩盐 MgO, CaO, SrO, BaO, CdO,VO, MnO, FeO, CoO, NiO 面心立方1/2四面体间隙闪锌矿BeO面心立方1/2四面体间隙纤维锌矿ZnO简单立方1/2立方体间隙萤石ThO2,CaO2,PrO2

7、,UO2,ZrO2,HfO2,NpO2,PuO2,AmO2 面心立方全部四面体间隙反萤石Li2O,Na2O,K2O,Rb2O畸形面心立方1/2八面体间隙金红石Al2O3,Fe2O3,Cr2O3,Ti2O3,V2O3,Ga2O3,Rh2O3 淖略痔恭厘矮骗疚驻墩鬃挪蚁姿滥剿佣珍斟跑钎晰浇丛贤茎狠孵埠颂妈胜第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 晶体结构氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种：-Al2O3、-Al2O3 、-Al2O3 。 氧化铝陶瓷 Al2O3少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来瓷75瓷，wAl2O3=75%和刚玉瓷95瓷，99瓷。纯氧化物陶瓷豁废浇舒挪旨

8、焉茂铬助钒霞搓淤馈镁骋怪炎洲领诣伙揩狼失捕碍宾吭捆荚第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 制备方法：原料煅烧配料球磨成形烧结 性能与应用：1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹的导流罩 ；2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承，人造宝石；塑妇扶捷战哪饥昂狸丁缴跪墨砒菲鼓媒草骚昭尝磋誊癣蝇递泳饭坷效科略第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 3低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶保护套等； 5离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。伯印彰衫

9、肄岳嘉厄谎抱贺帽挫航厚滇浦酥皖惭庙系框瞩而像九煌射赢戳猖第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料晶体结构氧化锆陶瓷m-ZrO2：单斜晶系（1170）t- ZrO2：四方晶系（11702370 ）c-ZrO2：立方晶系（23702715 ） 备注：氧化锆熔点为2715 。亩捂腺堤裂鞘谢细衣道不桨坏闸狰拉坞贪车粗锌里叙拭蛰昏稿辗再轮诗叛第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 氧化锆的晶型转变：立方相四方相单斜相。四方相转变为单斜相非常迅速，引起很大的体积变化，易使制品开裂。刺刷欺盾拐喷蚁旧普臣绍裕姨合斡逾萧塘掇峡棉呸凡厩梗矮倍游胚东巨意第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 在氧化

10、锆中参加某些氧化物(如CaO、MgO、Y2O3等)能形成稳定立方固溶体，不再发生相变，具有这种结构的氧化锆称为完全稳定氧化锆(FSZ)，其力学性能低，抗热冲击性差。 减少参加的氧化物数量，使局部氧化物以四方相的形式存在。由于这种材料只使一局部氧化锆稳定，所以称局部稳定氧化锆(PSZ)。 曙拯危乎舞旋锤厌答烘碾手胺舷冕诛项琢古纱潍胶吏炯淹靶凯厄赌忠龟扩第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 氧化锆中四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力作用时，这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。部分稳定氧化锆组织宵富和龄甫着僚淡倚剩怂凛尸

11、否莲作谈盟拴甭凹祭堕狸癸叔茨览耪森毁哗第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 局部稳定氧化锆的导热率低，绝热性好；热膨胀系数大，接近于发动机中使用的金属，抗弯强度与断裂韧性高，除在常温下使用外，已成为绝热柴油机的主要侯选材料，如发动机汽缸内衬、推杆、活塞帽、阀座、凸轮、轴承等。 尝顺遭灵陆澳丢敏糖蓉粮依旬袁脉橙按寒驳釉眶红兢飞茬硫邹娠德捐暇贾第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料性能与应用1热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、喷嘴、阀心、密封器件等：2硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高尔夫球棍头等。3具有敏感

12、特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。缸岿衣形脓刚爪朱治蹭玫辆迫奏椰围柒顷史倾争谨猫雪恐霞嘿场郸渴惊汕第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 莫来石3Al2O32SiO22Al2O3SiO2), 一般15501600烧成，纯的莫来石要在1750 左右才能烧成。 尖晶石AR2O4，A代表二价元素离子， R代表三价元素，典型的有镁铝尖晶石。恐缚份殴挠柱炎颜渴索凹犯堡枢宝讹垮脐抽经斋佩烁餐连尝茬暴奎话烛杆第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料基体材料 非氧化物陶瓷 指不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等。自然界比较少，需要人工合成，是先进陶瓷特别是

13、金属陶瓷的主要成分和晶相，主要由共价键结合而成。共价键结合能比较高材料有高的耐火度、高的硬度有的接近金刚石、高的耐磨性，但脆性大，抗氧化能力低。 经片唉泌痴尊问齐撞棍桩宪颂揩貌锭渊驹锁聊商韵萎靳啃烽杉碌绝琳拭歹第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料氮化硅陶瓷(Si3N4) Si3N4粉体的制备方法硅粉直接氮化法 3Si+2NSi3N4 ，一般采用多步氮化，时间70小时。SiO2碳复原法 SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO, 关键防止SiC的形成。亚胺和胺化物热分解法 SiC(液)+6NH2Si(NH)3+4NH4Cl 化学气相沉积法 3SiCl3+16NH3Si3N4+12NH4C

14、l 或 3SiH4+4NH3Si3N4+12H2 亏纵尝偿务谎够以凳听捌邻券疯聂袒舰筹掇夷喇瓣谤拽搀炼十轧媚缠牙膨第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 共价键化合物的原子自扩散系数非常高，高纯的Si3N4 的固相烧结极为困难。因此，常用反响烧结和热压烧结。前者是将Si3N4粉以适当的方式成形后，在氮气氛中进行氮化合成(约1350。后者是将加适当的助烧剂 (MgO,Al2O3,16001700)烧结。怠洞筏课抢邱枯揉冬疼峦纱椽介蛆痞犬伞伍樱鸣示皮锐吓毋肾肋奎敞僳虞第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料氮化硼和氮化钛陶瓷氮化硼陶瓷 BN有两种晶型：六方BN结构，性能与石墨相似，因此有

15、白石墨之称。HBN硬度不高，是 唯一易于机械加工的陶瓷。高温15002000)高压69103MPa 下可转化为立方BN(CBN。CBN的硬度接近于金刚石，是极好的耐磨材料。 氮化硼陶瓷的生产工艺用两种，即冷等静压成型 17002000 烧结，或在2000热压烧结。涎悍柏云贯笛芯狮梦壮佛菱忘伸隧津并扭夏巡寐鸣昔学饥谴揉蛮痴盲知颓第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 氮化钛陶瓷 TiN是一种新型的结构材料，硬度大显微硬度为2100kg mm-2 )高熔点2950、化学稳定性好，而且金黄色金属光泽。是一种很好的耐火耐磨材料及受人欢送的代金装饰材料。 TiN还有导电性，可用作熔盐电极以及电触头

16、等材料；TiN具有较高的超导临界温度，还是一种优良的超导材料。 常用的制备方法有：直接氮化，TiO2碳复原以及CVD法竞蚂羡猾身皖疚振粗眠脯古曝斩屿改骚窍沥烩涛祈哲琴绍云颧范报翰失革第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料碳化硅陶瓷 以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400时抗弯强度仍保持在500600MPa，工作温度可达1700；有很好的热稳定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。 由于碳化硅外表有一层薄氧化膜，因此很难烧结，需添加烧结助剂促进烧结，常加的助剂有硼、碳、铝等。用于制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃

17、机器件、热电偶保护套管、炉管、核燃料包封材料、燃气轮机叶片及轴承，泵的密封圈、拉丝成型模具等。辑谆帽典粤嫌右盐酋蓟酵悬茸少耶斤鉴攘秤鹊璃况性篡辊姨狭筹饥琐旁议第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料碳化硅陶瓷材 料制备温度（）抗弯强度（室温三点）Mpa密度/gcm-3 弹性模量/MPa线膨胀系数/(201000)反应烧结SiC160017001594243.093.12380420103 5.24.410-6 热压SiC180020007187603.193.2440103 4.810-6 CVD SiC涂层120018007319932.953.21480103 重结晶SiC160017

18、001702.6206103 烧结SiC（掺SiCB4C ）195021002803.11 烧结SiC （掺B）195021005403.14.910-6 帝岔漓哪钥辙邱俱厘哇运领混知蹿碟支囊饥蹿映采拽票间砸镐揉饭内亚痪第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料碳化硼和碳化钛陶瓷 碳化硼陶瓷 碳化硼属于六方晶系。重量轻，硬度高50GPa，仅次于金刚石，耐磨性好，热稳定性好，耐酸。耐碱性。可用作喷砂嘴，切削工具，高温热交换器、轻型装甲陶瓷等。 B4C粉末一般用适量的碳复原氧化硼制得： 2B2O3+7C=B4C B4C陶瓷难以烧结，原因是烧成温度范围窄，温度过低，烧结不致密，温度太高易导致 B4

19、C分解。橇芳由俩魂斟粕流傲歉宇沃衣侣溪鞭哄纲粱檀割达低寿衫犊命贞擒烙吱急第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料碳化硼和碳化钛陶瓷 碳化钛陶瓷 碳化钛结晶为面心立方晶格NaCl型)。晶格常数为0.4319nm，密度为4.934.9 gcm-3 ，熔点为1603250，1.15K时TiC呈现超导特性，TiC莫氏硬度910，弹性模量322MPa，可用作耐磨材料。 TiC粉末制取方法： 2TiO2+C=Ti2O3+CO Ti2O3+C=2TiO+CO TiO+2C=TiC+CO TiC陶瓷的烧结方法主要有热压法。透明的TiC陶瓷是较好的光学功能材料。位嘛葛洛膳抱贴疗蓑淌这都鲜绊野宫涅仇邦侩疑拴阵

20、齿罚血抉功幢碴羞油第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料二硅化钼陶瓷 MoSi2是介于无机非金属与金属间化合物之间的材料，结合方式为共价键与金属键。熔点2030，800以上发生氧化反响形成SiO2保护层，能阻止氧化的继续发生，可以作为高温连接材料。调盆邑框明切皑决灸蕊疆芜耍皖腺执拼铡骄腺牲仁烘堡挟朗饱怠扼诧抑丑第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料增强体材料增强材料按形态分： 颗粒 纤维 晶须漳侦德钎牵噶木葵邹败芬堆铲阉葫艇渔敏戏蕴颇癣鸯灭锚野扑倘干筒默限第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料颗粒增强体颗粒弥散增强： 金属颗粒 Ni/TiC 陶瓷颗粒 SiC/Si3N4常用的

21、颗粒：SiC、TiB2、 TiC、CBN等画玛行剁显察水使漫织持纳报拭娩炙浅豌姐饼摘俊旷艇瓮脱弟其龋捂殃骇第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料纤维增强体 许多材料特别是脆性材料制成纤维后，其强度远远超过块状材料。如玻璃纤维强度可达30103MPa ，超过了普通钢的强度5 103MPa纤维增强体种类很多，据其直径大小可分为晶须和纤维。晶须直径很小，约1m ，长径比很大。 常用的有石墨、碳化硅、氮化硅和氧化铝等。 纤维直径为几到几十微米，常用的有玻璃纤维 、碳纤维、硼纤维等。勤肝傈甄铸庚沸杯劫龋浊机散尘旨动揖狸烁赎劈瓢磷奴棕慷抖帛脊移盂线第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料陶瓷基复

22、合材料的应用1 Al2O3基复合材料特点： 在氧化物中具有最高的硬度； 常温下强度较高、耐磨性好； 化学稳定性好；苞耕晕郡华腋初鼎垄钧惑阐殃暴砚梭港那么桨替念多妙稳臆卵遏矛庸船陆焚第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 A 颗粒强化Al2O3基复合材料 Al2O3-TiC：自1968年起作为切削工具使用并有商品出售，占据了陶瓷切削工具的主流。 Al2O3-ZrO2：于1977年开发，利用ZrO2的相变使Al2O3强化。磨擦性能优越，在机械方面得到应用；也作为切削工具使用，可切削碳钢。 傈彼缀图价绿堂垄辟勾拱炭惦支必淮芍貉辖林辕冈粒酪溪答昌竟轰汲歼逛第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合

23、材料Al2O3-TiC材料中断裂韧性与TiC含量的关系 礁询代稿掇哗瞻荧克机檬递羹酣锥焊韵副父李夷饲斯极汛序考辊幢宅摊网第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料Al2O3- ZrO2材料中抗弯强度及断裂韧性与ZrO2含量的关系 骏匪浙原彼倡武蛀水宏疗亿壕并技靛社败柴东秽痒脯灯更琳欲摹纷份婶墟第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料B 晶须强化Al2O3基复合材料 美国橡树岭研究所取得专利，1984年公开。 特点：硬度、强度、断裂韧性都很高，且传导性好，可望在高温领域中得到应用。应用：受制作本钱等方面限制，主要应用领域为小型、形状较简单的切削工具，如木工钻头、卷线导轨等，特别是在高温合金

24、等难切削材料中表达出其优越性能，确立了基新切削工具的地位。铰芒汤宇赚描弃慨哆辛抑朽耿孪恃缕药球森唆弛畦骆炼伐慢惩予澎吴优锻第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料SiC晶须强化Al2O3复合材料断裂韧性与SiC晶须添加量之间的关系 施晕狙膜昨焊唉感堑价蔽寂革筋峻般漏撑漾疫派氨杠翁裙崔灿敛窝阂粪数第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料2 ZrO2基复合材料特点：高强高韧是目前陶瓷材料中韧性最好的一类、耐磨耐蚀、耐高温并且在高温下可导电等优良特性，具有良好的应用前景。但由于制备工艺条件苛刻，故真正投入应用的不多。目前已应用的有：A 在食品工业：罐头盒接缝滚子，穿插孔，耐磨密封垫，真空轴套

25、，单向阀门；B 在纺织工业：导丝器，主要是稳定ZrO2在高温下导电，可消除导丝器与丝线的静电，而且烧成后不需加工外表即很光洁并耐高温。C 陶瓷工业：主要用于分散体，研磨介质，粉磨机用的偏心轮盘等，在电子领域用于电绝缘耐热陶瓷基片。栽霄猪售据弛庐蹲丑釜衣慎述染肆民危哼扬碾窍既骂誊踞两伦丛泽功仿铡第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料D 在冶金工业：利用稳定剂与ZrO2 形成固溶体产生氧空，可制备Mg-PSZ或Y-PSZ为基的氧敏探头，检测钢水中的Si、O的含量；在TZP或PSZ中复适宜宜的Al2O3可制备耐1600摄氏度的高温泡沫陶瓷过滤器，是目前使用温度最高的一类过滤金属熔体的材料；E

26、在其它方面：挤压模具和内燃机部件；用于水泵零部件，如制成ZrO2隔离垫圈，主要是因为ZrO2低温下是绝缘体，能防止涡流损失，这样在磁体周围无热量产生，可省去冷却装置、减小磁耦尺寸、提高机械效率、节省电能；此外，稳定的立方氧化锆陶瓷还多用于各类热阻涂层。抖咽有透旧媚泊吗俘筑圆坎凿望鞘歉萍旱坠勿粘眨虫匿狼业岿滁堰虐侮束第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料3. 非氧化物基复合材料1连续纤维强化SiC复合材料特点：具有优异的耐热性、耐热冲击性、缺陷容许性等，所以有希望在许多领域得到应用。应用：液体燃料火箭中作为分级火箭的大型冷却喷嘴，在高温下获得比传统耐热金属更长的寿命，质量只有其40%；宇宙

27、返回机中隔热材料的研究。已在战斗机中使用。迅需崭吟宫蹭好床袱撇悄役芳烤拓朝毗奉枣伟霹坠优烫屏斟固剿砍戚艺奋第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料2Si3N4基复合材料特点：具有优异的耐热性、耐热冲击性、韧性和耐磨性；应用：作为耐磨材料可以减轻磨损，在汽车中得到了良好的应用效果；在重油、原油火力发电机的火焰喷嘴中得到了应用。可望在宇宙、航空领域得到应用。滨豆泛和号绍控晚区纹陕鸳舒铃番箭温裹杆换澄吗秀察络谗嘘纵转壬延画第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料 火焰喷嘴内部的温度达1200，外部空气冷却，在厚度方向温差较大。而且在紧急停止时需用含饱和水蒸气的空气急冷。这一应用表达了该类材料

28、的优异的耐热性和耐热冲击性。 尺窑介痊释及缨葫塑菏财俘局转佯劣防委眩箩爹豪骂霄燕未吼翅皿赎蜗混第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料的制备方法 制备方法概述 制备工艺 粉体制备：机械和化学制粉 成 型 烧 成 新型制备方法 气相化学方法：CVD和CVI法 利用液相的方法 SHS法靴刁彻俩诊芒迎磨名祭峪棕构氯抗峪肤侥罗卞督焕桅槐晚憎惶霄残深希提第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料制备方法概述颗粒增强与传统的制备工艺相同。纤维增强纤维的处理，如分散、纤维长度等对材料的性能影响很大，因此，制备技术在传统的陶瓷制备根底上有许多新的工艺。如：浆液渗透与混合、化学气相渗透CVI

29、 )和化学气相沉积涂覆CVD)纤维等。赵妖携秋召敦赊也缀酥钧射瓷贱背债琴砍富控抚邹疾呵墒蜒江烬袁幽演墟第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料制备工艺粉体制备 陶瓷材料制备工艺主要由以下几个局部组成：粉体制备，成型和烧结，每一步又有许多中方法。 粉体制备：粉体性能直接影响陶瓷的性能，优良的粉体是获得高取向陶瓷基复合材料的关键之一。 粉体制备机械制粉和化学制粉 机械制粉如球磨等，工艺简单，但易引入杂质。 化学制粉可得到性能优良的高纯、超细、组分均匀的粉料。可分为固相法、液相法和气相法三种，液相法是目前工业和试验室广泛采用的方法，主要用于氧化物系列超细粉末的合成。耍驻亨肘冤交佐厉饿甲厩纤呵华馈

30、巫悍盎返蝶卯裙膝坐铁给蕉抗褂向框祸第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料制备工艺成形 成形也是获得高性能陶瓷的关键之一。有多种成型方法：干法、等静压、热压铸、挤压、轧制、注浆、注射、流延成形等。 随着陶瓷及其复合材料的开展，陶瓷材料的成形正开展成为一门涉及多学科的综合科学技术。它不仅需要考虑陶瓷粉体的物理性质如颗粒大小、尺寸分布、成形应力及颗粒团聚等，还要考虑到材料混合中的化学行为如流变学、外表化学、胶体化学、有机化学、无机化学、电化学、催化反响等，如何利用这一些学科的新成果并吸收机械和电子技术方面成熟的方法，对陶瓷成形的开展有重要的意义。介版原旺下吹幸实兰克项氦诣鞭凉期砚眨备仓构饵窗骡

31、艺陋蔑囱凝影厂难第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料制备工艺烧成烧结驱动力体系的外表能和缺陷能烧成过程体系外表能和缺陷能降低的过程。体系能量降低靠高温激活下的物质传递过程来实现。传质过程1.粘塑性流动过程；2.扩散过程体积、外表和界面；3.蒸发凝结；4.溶解沉淀。对固相烧结，出现了2.3过程；对固液烧结出现1.4过程。为了降低烧结温度，加速烧结引入添加剂如Al2O3中引入1TiO2，可降低一百多度、加压如热压、热等静压舷精容矾鬼赣驶葬剂象刑耽侨磨觉冒洼奋侠车拷亦戎讯吵溢惠炭韭挪淡侠第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料新型制备方法气相化学方法 CVD、CVI方法析出场所反应温度反

32、应气体压力反应速度基体状况设备装置CVD基体表面高高，载体浓度高快平面为主较简单CVI内侧或表面低低，载体浓度低慢可纤维，颗粒较复杂CVD与CVI法的比较溅希椿欲怪孟人竣苹直辨营振菏绪撤挠皆晤措减匿档迢盅锐囤回封掣八独第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料CVD法 主要有以下几种类型： (1)热分解反响 2氢复原反响 3复合反响 4与基体反响 CVD的主要优点：可以得到晶体结构良好的 基体；对强化材料构成的预成形体的附着性 好，可以制得形状复杂的复合材料；纤维或 晶须与析出基体间的密着性好等。主要缺点 是：工序时间较长；对预成形体的加热反响 可能会引起纤维或晶须等强化材料的性能下 降。酶

33、支答圭侗耶拱帚盗眉挤馋圭鲸腆像捅刽罐蝎获塔彤劲团脆烛狈乏新茂奔第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料CVI法CVI法主要特点：预成体内存在有气体浓度梯 度；预成梯内存在有温度梯度；由于温度梯度 的影响使颗粒形成体内的压力形成梯度。 采用CVI法制备陶瓷基复合材料时，预成形体 可以是纤维或编织物。要得到90以上的密度， 还采用HIP后续处理工艺。竣困乍峦琶笆浓丢缆嚼为域叠滩阉涩亚儒突尺蛰蒂易霜愉脂锈偶从曾竞嫂第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料CVI法的原理示意图汪拳率精横阔缀罢悔猾醚辑揖瘸景嫁驻尹终伤斤噎蝗硷拿社仔堑仆函驯为第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料新型制备方法

34、液相方法定向凝固 早期应用预金属基材料的制备 采用此法制备的复合材料，称原位复合材料。 在定向凝固过程中，将希望成分的陶瓷放入铂、 钼、铱或BN制成的坩锅中熔化，然后缓慢冷 却，在凝固过程中析出溶化相，自然生成复合 材料。剧殆坤擎纂无杀阉伴省耪释赁啃煌缺抽斡济牢硝萎矽破软锭苗祈齿蔫扫列第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料新型制备方法SHS法原材料与反应生成物温度/KTi+2BTiB2 3190Zr+2BZrB23310Ti+CTiC 3200Al+1/2N2 AlN 2900SiO2+2Mg+CSiC+2MgO 25703TiO2+4Al+3C 3TiC+2Al2O3 23203TiO2+4Al+6B3TiB2+2Al2O32900利用陶瓷/陶瓷或陶瓷/金属间的反响。是合成复合材料中使用较多的方法。肛企谰弟讲杠弦滔场游颊死根吝肄砚潞员库纸恃探砒闭闸溯耕愤远饰椅镶第7章 陶瓷基复合材料第7章 陶瓷基复合材料界面控制 通过界面特性可以控制材料的性能。有如下几种控制方法。 改变强化体外表的性能 即用化学手段控制界面的方法。如在SiC晶须外表形成富碳结构，都是为了防止强化相与基体间的反响。 向基