第五章陶瓷基复合材料.pptx

复****参考资料邹祖讳,材料与科学技术丛书(第13卷):复合材料的结构与性能,科学出版社,1999,P155-203贾广成,陶瓷基复合材料导论,冶金工业出版社,2002周玉,陶瓷材料学,哈尔滨工业大学出版社,1995穆柏春,陶瓷材料的强韧化,冶金工业出版社,2002本章主要内容:一、基本概念和分类二、原材料及其特性三、设计理论和强韧化机理四、陶瓷基复合材料的制备技术五、纤维增强陶瓷基复合材料六、晶须增韧陶瓷基复合材料七、仿生结构陶瓷基复合材料一、基本概念和分类陶瓷基复合材料(posites,简称CMCs)以陶瓷材料为基体,以高强度纤维、晶须、晶片和颗粒为增强体,通过适当的复合工艺所制成的复合材料。通常也成为复相陶瓷材料(Multiphaseceramics)或多相复合陶瓷材料(positeceramics)1、定义结构陶瓷基复合材料主要利用其力学性能和耐高温性能,主要用作承力和次承力构件,主要特性是轻质、高强、高刚度、高比模、耐高温、低膨胀、绝热和耐腐蚀等。功能陶瓷基复合材料主要利用其光、声、电、磁、热等物理性能的功能材料,指除力学性能以外而具有某些物理性能(如导电、半导、磁性、压电、阻尼、吸声、吸波、屏蔽、阻燃、防热等)的陶瓷基复合材料。主要由功能体(单功能或多功能)和基体组成,基体不仅起到粘结和赋形的作用,同时也会对复合陶瓷整体性能有影响。多功能体可以使复合陶瓷具有多种功能,同时还有可能由于产生复合效应而出现新的功能。2、分类(1)、按使用性能特性分类氧化物陶瓷基复合材料非氧化物陶瓷基复合材料玻璃基或玻璃陶瓷基复合材料水泥基多相复合(陶瓷)材料2、分类(2)、按基体材料分类颗粒弥散强化陶瓷基复合材料——包括硬质颗粒和延性颗粒晶须补强增韧陶瓷基复合材料——包括短纤维补强增韧陶瓷基复合材料晶片补强增韧陶瓷基复合材料——包括人工晶片和天然片状材料长纤维补强增韧陶瓷基复合材料叠层式陶瓷基复合材料——包括层状复合材料和梯度陶瓷基复合材料。2、分类(3)、按增强体的形态分类可分为零维(颗粒)、一维(纤维状)、二维(片状和平面织物)、三维(三向编织体)等陶瓷基复合材料。具体可分为:陶瓷基复合材料类型汇总表增强体形态(材料名称)基体材料种类(材料名称)最高使用温度(K)颗粒(陶瓷、金属)晶须(陶瓷)纤维(连续、短纤维)(陶瓷、高熔点金属)结构复合式(叠层、梯度)(按设计要求选择材料)玻璃:SiO2等玻璃陶瓷:LAS、MAS、CAS氧化物陶瓷:Al2O3,MgO,ZrO2,Mullite非氧化物陶瓷碳化物:B4C,SiC,TiC,ZrC,Mo2C,WC氮化物:BN,AlN,Si3N4,TiN,ZrN硼化物:AlB2,TiB2,ZrB2水泥硅酸盐化合物、铝酸盐化合物等叠层式(叠层、梯度)(按设计要求选择材料)860110013001650二、原材料及其特性陶瓷基复合材料是由基体材料和增强体材料组成。基体材料有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、水泥、玻璃等。增强体材料主要以不同形态来区分,有颗粒状、纤维状、晶须、晶板等。1、陶瓷基体材料氧化物陶瓷性能氧化铝耐热、耐腐蚀、耐磨二氧化锆高断裂韧性、绝热堇青石(Mg2Al4Si5O18)低膨胀系数、极好的抗热震性钛酸铝低膨胀系数、绝热、极好抗热震性莫来石耐热、耐腐蚀氧化物复合材料高断裂韧性、高强度非氧化物陶瓷性能氮化硅高断裂韧性、高强度、极好抗热震性、耐磨损六方氮化硼耐磨蚀、极好抗热震性、极好润滑性立方氮化硼非常高的硬度、极好的热传导体氮化铝耐热、高热传导体碳化硅耐热、耐腐蚀、耐磨损、高热导体复合陶瓷高断裂韧性、高强度几种常用的陶瓷基体材料简介:氧化铝(Al2O3)二氧化锆(ZrO2)莫来石(3Al2O32SiO2)氮化硅(Si3N4,Sialon)碳化硅(SiC)玻璃陶瓷(LAS、MAS、CAS)