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《纖維增強陶瓷基復合材料的制備及其發(fā)展和應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、纖維增強陶瓷基復合材料的制備及其發(fā)展和應用摘要：作為結構材料，陶瓷具有耐高溫能力強、抗氧化能力強、硬度大、耐化學腐蝕等優(yōu)點，缺點是呈現(xiàn)脆性，不能承受劇烈的機械沖擊和熱沖擊，因而嚴重影響了它的實際應用．為此，人們通過采用連續(xù)纖維增韌方法改進其特性，進而研發(fā)出連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料。該種材料采用碳或陶瓷等纖維進行增強，使陶瓷基體在斷裂過程中發(fā)生裂紋偏轉，纖維斷裂和纖維拔出等的同時，吸收能量，既增強了強度和韌性，又保持了良好的高溫性能。本文主要是綜述了陶瓷基連續(xù)纖維增強復合材料的制備方法，并分析了各種工
2、藝的優(yōu)缺點。在總結了現(xiàn)階段連續(xù)纖維增強復合材料研究中存在的問題的基礎上，提出了今后連續(xù)纖維增強復合材料的主要研究方向。關鍵字：陶瓷基增強復合材料連續(xù)纖維制備方法目錄1引言41.1前言41.2陶瓷基復合材料的基本介紹和種類及其應用前景51.2.1陶瓷基復合材料的基本介紹51.2.2纖維增強陶瓷基復合材料的主要種類51.2.3陶瓷基復合材料的應用前景61.3國內(nèi)外的研究成果7121.4實驗研究內(nèi)容92連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料的制備方法102.1料漿浸漬和熱壓燒結法102.2直接氧化沉積法112.3溶膠-
3、凝膠法112.4化學氣相法112.5先驅體轉化法123結束語12參考文獻131引言1.1前言科學技術的發(fā)展對材料提出了越來越高的要求,陶瓷基復合材料由于在破壞過程中表現(xiàn)出非脆性斷裂特性,具有高可靠性,在新能源、國防軍工、航空航天、交通運輸?shù)阮I域具有廣闊的應用前景。陶瓷基復合材料(Ceramicmatrixcomposite，CMC)是在陶瓷基體中引入第二相材料，使之增強、增韌的多相材料，又稱為多相復合陶瓷(Multiphasecompositeceramic)或復相陶瓷(Diphaseceramic)
4、。陶瓷基復合材料是2O世紀8O年代逐漸發(fā)展起來的新型陶瓷材料，包括纖維(或晶須)增韌(或增強)12陶瓷基復合材料、異相顆粒彌散強化復相陶瓷、原位生長陶瓷復合材料、梯度功能復合陶瓷及納米陶瓷復合材料。其因具有耐高溫、耐磨、抗高溫蠕變、熱導率低、熱膨脹系數(shù)低、耐化學腐蝕、強度高、硬度大及介電、透波等特點，在有機材料基和金屬材料基不能滿足性能要求的工況下可以得到廣泛應用，成為理想的高溫結構材料【1】。連續(xù)纖維增強復合材料(Continuousfiberreinforcedcomposites)是以連續(xù)長纖維
5、為增強材料，金屬、陶瓷等為基體材料制備而成。金屬基復合材料是以陶瓷等為增強材料，金屬、輕合金等為基體材料而制備的。從20世紀60年代起各國都相繼對金屬基復合材料開展了大量的研究，因其具有高比強度、高比模量和低熱膨脹系數(shù)等特點而被應用于航天航空及汽車工業(yè)。陶瓷材料具有熔點高、密度低、耐腐蝕、抗氧化和抗燒蝕等優(yōu)異性能，被廣泛用于航天航空、軍事工業(yè)等特殊領域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韌性差導致了其在使用過程中可靠性差，制約了它的應用范圍。而纖維增強陶瓷基復合材料方面克服了陶瓷材料脆性斷裂的缺點，另一方面保持
6、了陶瓷本身的優(yōu)點[2]。碳化硅作為一種具有優(yōu)良特性的常用陶瓷材料,其高溫強度及抗熱震性能良好,密度低、硬度高、耐磨損、熱膨脹系數(shù)低及導熱性好。但是,斷裂韌性低在一定程度上限制了該材料作為高溫承力構件使用。向陶瓷材料中引入連續(xù)纖維增強體是提高材料斷裂韌性最有效的方法之一。因此,纖維及其織物增強技術受到復合材料研究者的青睞[3]。1.2陶瓷基復合材料的基本介紹和種類及其應用前景1.2.1陶瓷基復合材料的基本介紹陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶
7、瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點是具有脆性，處于應力狀態(tài)時，會產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強陶瓷基復合材料。12陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。陶瓷基復合材料已實用化或即將實用化的領域有刀具、滑動構件、發(fā)動機制件、能源構件等。法國已將長纖維增強碳化硅復合材
8、料應用于制造高速列車的制動件，顯示出優(yōu)異的摩擦磨損特性，取得滿意的使用效果。1.2.2纖維增強陶瓷基復合材料的主要種類雖然用于纖維增強陶瓷基復合材料的纖維種類較多．但迄今為止，能夠真正實用的纖維種類并不多一現(xiàn)簡要介紹如下：第一類為氧化鋁系列(包括莫來石)纖維一這類纖維的高溫抗氧化性能優(yōu)良，有可能用于14000C以上的高溫環(huán)境．但目前作為FRCMCs的增強材料主要存在以下兩個問題：一是高溫下晶體相變、晶粒粗化以及玻璃相的蠕變導致纖維的高溫強度下降；二是在高
