陶瓷基复合材料的基体材料课件

3.1

陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日1基体matrix

基体：是复合材料中起到粘接增强体成为整体并转递载荷到增强体的主要组分之一。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日2基体材料的分类基体材料按材质可分为：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷等3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日33.1.1氧化物陶瓷本质上，陶瓷是金属与非金属元素的化合物构成的非均匀固体物质，而氧化物是大多数典型陶瓷特别是特种陶瓷的主要组成和晶体相。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日43.1.1氧化物陶瓷陶瓷最重要的氧化物AOAO2A2O3ABO3AB2O4*（A,B表示阳离子）3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日53.1.1氧化物陶瓷陶瓷最重要的氧化物AO,AO2,A2O3,ABO3和AB2O4等其结构的共同点是，氧离子（一般比氧离子大）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。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日63.1.1氧化物陶瓷工程意义较大的是纯氧化物陶瓷，它们的熔点多数超过2000℃。氧化物陶瓷主要是单相多晶材料，除了晶体相以外，可能含有少量的气相（气孔）和玻璃相。微晶氧化物陶瓷的强度较高，粗晶结构时，晶界较平直且晶界上的内应力较大，使强度降低。随着温度的升高，氧化物陶瓷的强度降低，但在800~1000℃以前强度的降低不大，高于此温度后大多数材料的强度剧烈降低。纯氧化物陶瓷在任何高温下都不会氧化，所以这类陶瓷是很有用的高温耐火结构材料。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日73.1.1氧化物陶瓷AL2O3（刚玉）陶瓷主要成分：AL2O3和SiO2较高的室温和高温强度较高的化学稳定性较高的接点介电性能热稳定性低可用于制造高速切削工具、量规、拉丝模、轴承；可制作高温热电偶套管、坩埚等；可用作化工高压机械泵零件；可用于制造内燃机火花塞等。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日8AL2O3（刚玉）陶瓷的诞生1924年，一个叫做鲁夫的人在德国以纯的氧化铝粉，用陶瓷的成型方法做成试片，在2000度左右的温度下烧制，居然得到一块洁白如玉而且坚硬非凡的陶瓷，它就是世界上第一块纯氧化铝陶瓷。而直到1933年，才由德国的西门子公司以"烧结刚玉"的名称问世。

3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日93.1.1氧化物陶瓷ZrO2陶瓷其特点是呈弱酸性或惰性，导热系数小（在100~1000℃区间，λ=1.7~2.0W/(m·K)），其推荐使用温度为2000~2200℃，主要用作耐火坩埚、炉子和反应堆的绝热材料、金属表面的防护涂层等。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日103.1.1氧化物陶瓷MgO，CaO陶瓷呈碱性，能抗各种金属碱性渣，但它们的热稳定性差。它们可用于制作坩埚，MgO还可作炉衬和高温装置等。BeO陶瓷的特点是导热性能很好，因而具有高的热稳定性，但强度性能较差。BeO消散高性能辐射的能力强、热中子阻尼系数较大，用于制造融化某些纯金属的坩埚并可用作真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷。ThO2，UO2陶瓷具有很高的熔点、高的密度，并具有放射性，主要用于制造熔化铑、铂、银和其他金属的坩埚、电炉构件、动力反应堆中的放热元件等。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日113.1.1氧化物陶瓷莫来石是Al2O3-SiO2系中唯一稳定的二元化合物。莫来石基体是由硅氧四面体有规则、交替连接成双链式的硅铝氧结构团，由六配位的铝离子把一条条双链连接起来，构成莫来石整体结构。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日123.1.1氧化物陶瓷莫来石是一种不饱和的具有有序分布氧空位的网络结构，其结构空隙大、比较疏松，因而具有许多独特的性能。

如：较低的热膨胀系数、低的热导率和热容，较低的弹性模量，因而具有良好的绝热和抗热震性及耐腐蚀性。高纯莫来石还表现出低的蠕变性。3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日133.1.1氧化物陶瓷莫来石一般是由人工合成的。天然高铝矾土粘土工业氧化铝等莫来石熔块烧结或电熔法各种粒度的莫来石

破碎3.1陶瓷基复合材料的基体材料2021/10/10星期日143.1.1氧化物陶瓷尖晶石（Spinel）

从广义上讲指的是相同结构的一类矿物，化学通式可写为AO,R2O3或AR2O4，其中A代表二价元素离子，R为三价元素。镁铝尖晶石（缩写为MA，也称作尖晶石）是M