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1、陶瓷基復合材料的增韌機理2.陶瓷基復合材料的基體陶瓷基復合材料的基體是陶瓷，這是一種包括范圍很廣的材料，屬于無機化合物而不是單質，所以它的結構遠比金屬合金要復雜得多瓷基體的種類1.氧化物陶瓷基體（氧化鋁、氧化鋯）2.氮化物陶瓷基體（氮化硅、氮化硼）3.碳化物陶瓷基體（碳化硅、碳化硼）陶瓷基復合材料的增強體強體根據(jù)復合材料的性能要求，主要分為以下幾類：1.纖維類：有長纖維和短纖維，一般沿軸向具有很高的強度和彈性模量。2.顆粒類：主要是一些具有高強度、高模量、耐熱、耐磨、耐高溫的無機非金屬顆粒。3.晶須類：晶須是人工條件下制造出的細小單晶，由于其具有細小組織結構，缺陷少，具有很高的
2、強度和模量。4.金屬絲：高強度高模量的鋼絲、鎢絲等。5.片狀物：主要是陶瓷薄片，，使復合材料具有很高的韌性3.陶瓷基復合材料的種類1）按材料作用分：結構陶瓷復合材料功能陶瓷復合材料2）按增強材料形態(tài)分類：顆粒增強陶瓷復合材料纖維增強陶瓷復合材料片材增強陶瓷復合材料按基體材料分類：氧化物基陶瓷復合材料非氧化物基陶瓷復合材料微晶玻璃基陶瓷復合材料碳/碳復合材料4.陶瓷基復合材料的制備方法傳統(tǒng)制備方法：1.冷壓和燒結法2.熱壓法新的制備方法：1.滲透法2.直接氧化法3.原位化學反應法4.溶膠-凝膠法和熱解法5.陶瓷基復合材料的性能現(xiàn)代陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損。耐腐蝕及重量輕等許多優(yōu)
3、良的性能。但是，陶瓷材料同時也具有致命的缺點，即脆性，這一弱點正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因6.陶瓷基復合材料的增韌機理1.顆粒增韌機理：1）微裂紋增韌影響第二相顆粒增韌效果的主要因素是基體與第二相顆粒的彈性模量、熱膨脹系數(shù)以及兩相的化學相容性。其中相容性是符合的前提，同時保證具有合適的界面結合強度。彈性模量只在材料受外力作用是產(chǎn)生微觀應力再分布效應。熱膨脹系數(shù)失配在第二相顆粒及周圍機體內部產(chǎn)生殘余應力場是陶瓷得到增韌的主要根源假設第二相顆粒與基體不存在化學反應，但存在著熱膨脹系數(shù)的失配，由于冷卻收縮的不同，顆粒將受到一個應力。當顆粒處于拉應力狀態(tài)，而基體徑向處于
4、拉伸狀態(tài)、切向處于壓縮狀態(tài)時，可能產(chǎn)生具有收斂性的環(huán)向微裂。當顆粒處于壓應力狀態(tài)，而基體徑向受壓應力，切向處于拉伸狀態(tài)，可能產(chǎn)生具有發(fā)散性的徑向微裂。2）裂紋偏轉和裂紋橋聯(lián)增韌裂紋偏轉是一種裂紋尖端效應，是指裂紋擴展過程中當裂紋遇上偏轉元是所發(fā)生的傾斜和偏轉。裂紋橋聯(lián)是一種裂紋尾部效應，他發(fā)生在裂紋尖端，靠橋聯(lián)元連接裂紋的兩個表面并提供一個使裂紋面相互靠近的應力，導致強度因子隨裂紋擴展而增加。2）延性顆粒增韌在脆性陶瓷中加入第二相延性顆粒能明顯提到材料的斷裂韌性。其機理包括由于裂紋尖端形成的塑性變形區(qū)導致裂紋尖端屏蔽以及由延性顆粒形成的延性裂紋橋。3）納米顆粒增強增韌將納米顆粒
5、加入到陶瓷中，材料的強度和韌性大大改善。增強顆粒與基體顆粒的尺寸匹配與殘余應力是重要的增強增韌機理5）相變增韌相變伴隨有體積的膨脹，使基體產(chǎn)生微裂紋，增加了材料的韌性，但是強度有所下降。2.纖維、晶須增韌1）裂紋彎曲和偏轉在擴展裂紋尖端應力場中的增強體會導致裂紋發(fā)生彎曲從而干擾應力場，導致基體的應力強度降低，起到阻礙裂紋的作用。由于纖維周圍的應力場，集體中的裂紋一般難以穿過纖維，而仍按原來的擴展方向繼續(xù)擴展，即發(fā)生裂紋偏轉，偏轉后裂紋受的拉應力往往低于偏轉前，裂紋擴展中所需能量更多，從而起到增韌作用。2）脫粘復合材料在纖維脫粘后產(chǎn)生了新的表面，因此需要能量，盡管單位面積的表面能
6、很小，但所有脫粘纖維的總表面能則很大，因此纖維體積比大，通過纖維脫粘達到的增韌效果越好。3）纖維拔出纖維拔出是指靠近裂紋尖端的纖維在外應力作用下沿著他和基體的界面滑出的現(xiàn)象。纖維首先脫粘才能拔出。纖維拔出會使裂紋尖端應力松弛，從而減緩了裂紋的擴展。纖維拔出需外力做功，因此起到增韌的作用。4）纖維橋接對于特定位向和分布的纖維，裂紋很難偏轉，只能繼續(xù)沿著原來的擴展方向繼續(xù)擴展。這時緊靠裂紋尖端處的纖維并未斷裂，而是在裂紋兩岸搭起小橋，使兩岸連在一起。這會在裂紋表面產(chǎn)生一個壓應力，以抵消外加應力的作用，達到增韌的效果。謝謝！此課件下載可自行編輯修改，僅供參考！ 感謝您的支持，我們努力
7、做得更好！謝謝
