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《復合材料第六章陶瓷基復合材料-陶瓷基復合材料的制備工藝ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第六章陶瓷基復合材料主講教師：田進濤中國海洋大學材料科學與工程研究院1本章主要內容（6學時）§1陶瓷基體材料（2學時）§2陶瓷基復合材料的制備工藝（2學時）§3氧化物陶瓷基復合材料（2學時）§4非氧化物陶瓷基復合材料22.1陶瓷基體材料的制備工藝2.2陶瓷基復合材料的制備方法§2陶瓷基復合材料的制備工藝（2學時）32.1陶瓷基體材料的制備工藝2.1.1粉體制備目的：高純、超細、組分均勻分布、無團聚的粉體（1）化學制粉分類：固相法、氣相法、液相法（共沉淀法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法等）優(yōu)點：可得到性能優(yōu)良粉體缺點：設備
2、復雜、工藝要求嚴格、成本高4（2）機械制粉分類：球磨（最常用）、攪拌振動磨優(yōu)點：工藝簡單、產量大、設備簡單，成本低。缺點：組分分布不均勻、容易引入雜質（磨損物進入粉料）52.1.2成型成型關鍵：坯體密度越高，燒結收縮越小，制品尺寸精度越高（1）模壓成型工藝：將粉料填充到模具中，通過加壓壓成所需形狀。優(yōu)點：操作簡便、生產效率高、易于自動化，是常用的方法。缺點：粉料易團聚、內部密度不均勻、難于制造復雜形狀部件6（2）等靜壓成型工藝：將粉料裝入橡膠或塑料等可變形容器中，密封后放入液壓油或水等流體介質中，加壓獲得所需坯體。優(yōu)
3、點：不需膠粘劑、坯體密度均勻性好、有良好燒結性能缺點：坯體形狀和尺寸可控性太差、生產效率低、難于自動化批量生產。7（3）熱壓鑄成型工藝：粉料和蠟混合并加熱使蠟熔化（使具有流動性），混合料加壓注入模具并冷卻（坯體致密且較硬實）優(yōu)點：可制備形狀復雜的構件、易于大規(guī)模生產。缺點：燒結前需高溫排蠟（900---1100度）薄壁且大而長的制品容易彎曲變形8（4）擠壓成型工藝：利用壓力將具有塑性粉料通過模具擠出而獲得制品優(yōu)點：適合制備管狀、棒狀坯體缺點：要求粉料具有一定的塑性（加入有機粘接劑，但存在粘接劑排出）9（5）軋膜成型工
4、藝：將混入粘接劑的坯料放入相向滾動的軋輥之間，使物料在加壓的狀態(tài)下獲得薄膜狀坯體的方法。優(yōu)點：工藝簡單、生產效率高、設備簡單，可獲得很薄膜片缺點：只適用于軋制膜片、存在有機粘接劑的排出10（6）注漿成型工藝：將具有一定濃度的漿料注入石膏模中，通過脫水硬化而獲得坯體。優(yōu)點：可制備形狀復雜的坯體缺點：容易在坯體中產生空心11（7）流延成型工藝：將陶瓷粉料混入適當的粘結劑制成流延漿料，通過流延嘴刮成薄片狀流延在平移轉動環(huán)形鋼帶上，烘干而獲得薄膜坯體。優(yōu)點：較之軋膜成型，生產效率高，易于自動化生產，薄膜坯體的厚度可很好地控制
5、。缺點：只適用于制備薄膜坯體、存在有機粘接劑的排出。12（8）注射成型工藝：將粉料和熱塑性樹脂混合后在注射機上以一定的溫度和壓力高速注入模具，迅速冷卻后脫模獲得坯體優(yōu)點：可獲得致密坯體（高壓所致）。缺點：設備較復雜、要排出有機樹脂。132.1.3燒結燒結概念：是一個復雜的物理、化學過程，陶瓷坯料在表面能減少的推動力的作用下，通過擴散、晶粒長大、氣孔和晶界逐漸減少而致密化燒結機制：粘性流動、蒸發(fā)與凝聚、體積擴散、表面擴散、晶界擴散、塑性流動。實際燒結過程往往是這些機制的綜合作用的結果！14（1）普通燒結燒結設備：各種隧
6、道窯、電爐等。燒結氣氛：按要求可在空氣中、真空中、保護性氣氛中進行添加助劑：適于難燒結坯體（氧化鋁、氮化硅、碳化硅），燒結助劑可降低燒結溫度（較低溫度形成液相）15（2）熱致密化方法工藝：熱壓、熱等靜壓等。優(yōu)點：可在更低的溫度和更短的時間內實現致密化（高溫下加壓有利于黏性和塑性流動）。缺點：設備昂貴、生產效率低。16（3）反應燒結工藝：通過化學反應直接獲得陶瓷材料的方法。優(yōu)點：燒結過程坯體尺寸基本不變，可獲得尺寸精確構件；工藝簡單、適于大批量生產。缺點：制品相對密度低（反應不完全造成的）、殘留其它相舉例：多孔Si坯體
7、在1400度和燒結氣氛N2反應形成Si3N4SiC－C多孔體在1600度浸漬液態(tài)Si反應形成SiC17（4）微波燒結工藝：采用微波加熱原理對陶瓷材料進行快速燒結。優(yōu)點：升溫速度快、燒結溫度低、燒結時間短、制品致密缺點：設備要求高、只有電介質材料才可進行燒結。（5）放電等離子燒結(sparkplasmasinteringsystem，SPS)一種新型的燒結方法（參閱教材90頁）。182.2陶瓷基復合材料的制備方法2.2.1粉末冶金法原料（陶瓷粉末、增強劑、粘結劑和助燒劑）均勻混合（球磨、超聲等）冷壓成形（熱壓）燒結。關
8、鍵：均勻混合、燒結過程防止體積收縮而產生裂紋。192.2.2漿體法（濕態(tài)法）工藝特點：各組元保持散凝狀，在漿體中呈彌散分布，克服粉末冶金法中各組元混合不均的問題控制手段：調整pH值、對漿體進行超聲波震動攪拌適用對象：顆粒、晶須、短纖維增韌陶瓷基復合材料漿體浸漬法：可制備連續(xù)纖維增韌陶瓷基復合材料（纖維分布均勻，氣孔率低）20圖6.3漿體法制備陶
