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《陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀姓名：渠森乾學(xué)號：2012110029摘要：陶瓷基復(fù)合材料是性能優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)材料，可在很大程度上解決陶瓷的脆性問題。本文就陶瓷的增韌機理、基體材料和增強增韌纖維的選擇,復(fù)合材料的制造工藝，以及陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展過程、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作了較全面的介紹,并指出了要它應(yīng)用于實踐所需解決的問題從歷史來看，陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展大致可以分為以下三個階段：第一個階段：慈寧宮陶、瓷器到近代的傳統(tǒng)陶瓷。陶器的出現(xiàn)、發(fā)展和廣泛應(yīng)用是社會生產(chǎn)力的一個飛躍，同時也大大方便和豐富了人們的生活。此后的陶瓷經(jīng)歷了漫長
2、的發(fā)展和演變過程。隨著金屬冶煉技術(shù)的發(fā)展，人類掌握了通過鼓風(fēng)提高燃燒溫度的技術(shù)，采用了喊鋁量較高的瓷土，發(fā)明了釉。由于這三個方面因素的促進，陶瓷發(fā)展到了以潔白細(xì)膩、輕巧美觀、材質(zhì)精美和具有得天獨厚的資源優(yōu)勢的瓷器，成為陶瓷發(fā)展史的一次重要飛躍，也是陶瓷發(fā)展史的第一個里程碑。它標(biāo)志著人類完成了從蒙昧?xí)r代進化到野蠻時代，進而過渡到文明時代，具有劃時代的意義。近代，由于對陶瓷的原料、配比、成型、制作工藝進行精選優(yōu)化和嚴(yán)格控制，不僅提高了陶瓷制品的質(zhì)量，增加了花色品種，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和需求,在日用陶瓷的基礎(chǔ)上又衍
3、生出了許多種類的陶瓷，如電力工業(yè)用的絕緣陶瓷、建筑用的建筑陶瓷和衛(wèi)生陶瓷、冶金工業(yè)用的耐火陶瓷、化學(xué)工業(yè)第二個階段：從傳統(tǒng)陶瓷到新型陶瓷。這一階段起源于20世紀(jì)40到50年代，是陶瓷史上的第二次飛躍。電子工業(yè)的快速發(fā)展和宇宙開發(fā)，原子能工業(yè)的興起，以及激光技術(shù)、傳感技術(shù)、光電技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)，對陶瓷材料提出了很高的耍求，而傳統(tǒng)陶瓷無論在性能、品種和質(zhì)量等方面都不能滿足需求，這便促使人們從原料、成型和燒結(jié)工藝方面進行改進和創(chuàng)新；加上陶瓷科學(xué)與相鄰學(xué)科的交融和創(chuàng)新突破，對陶瓷的發(fā)展起到了極大的作用，大約只經(jīng)歷了半個
4、世紀(jì)人們就實現(xiàn)了傳統(tǒng)陶瓷到新型陶瓷的飛躍。該階段存在的問題是陶瓷的脆性和溫高強等問題遠未徹底解決。第三個階段：從新型陶瓷到納米陶瓷。這一階段起源于20世紀(jì)90年代，陶瓷發(fā)展正面臨著第三次重大飛躍。人們期望21世紀(jì)初葉陶瓷科學(xué)將會在這方面取得重大突破，生產(chǎn)許多不同于新型陶瓷的納米陶瓷材料與制品目前，在原位法制備鋁基復(fù)合材料的研究中，用來增強基體的陶瓷顆粒主要有TiC以及AI2O3兩大類。生成TiC的原位反應(yīng)為Ti+C反應(yīng)體系,而生成AI2O3顆粒的反應(yīng)為金屬氧化物MO+AI反應(yīng)體系。CVD法是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來
5、的制備無機材料的新技術(shù)。它被廣泛應(yīng)用于沉積各種單晶、多晶或其它無定形態(tài)的無機薄膜材料。CVD法最早應(yīng)用于沉積微電子元器件，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，從實驗室的探索研究到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，都取得了很大的成就，這就促進了該方法在陶瓷材料制備中的應(yīng)用。一種或幾種氣體在一定的溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的固態(tài)物質(zhì)在基體表面沉積，形成涂層或薄膜材料，如果基體是多孔材料，沉積也可以發(fā)牛在基體的內(nèi)表面。⑴能在相對低的溫度下制備熔點高達3000°C的陶瓷材料，這是傳統(tǒng)的粉末冶金和陶瓷燒結(jié)技術(shù)難以達到的。用這種方法制備的纖維增強陶瓷基復(fù)合材
6、料，避免了在高溫復(fù)合過程中由于熱力學(xué)不穩(wěn)定導(dǎo)致的纖維與基體間的化學(xué)反應(yīng)，可以制備岀其它方法無法實現(xiàn)的復(fù)合材料。⑵對基體幾乎沒有損傷，基體的收縮率小，保證了材料結(jié)構(gòu)的完整性。⑶工藝靈活，通過改變工藝參數(shù)，可以制備出雙元基、納米基、梯度基及各種復(fù)合結(jié)構(gòu)的功能梯度復(fù)合材料。CVD法可以制備碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、氧化物等許多陶瓷材料，制備工藝非常成熟。按照制備材料的形態(tài)及功能來分，CVD法制備的先進陶瓷材料主耍有陶瓷涂層和陶瓷基體，研究和發(fā)展氧化物共晶超高溫結(jié)構(gòu)材料的目的就是使其能夠在高溫等極端惡劣條件下長期使
7、用。因此，在過去的幾十年里，國內(nèi)外一直致力于研究氧化物共晶陶瓷的高溫強度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及高溫蠕變等，然而由于其致命的弱點一一脆性，極大地限制了其優(yōu)良性能的發(fā)揮，為此氧化物共晶陶瓷的韌化成為近年來陶瓷材料研究的核心課題。陶瓷基復(fù)合材料的高溫穩(wěn)定性好，因為陶瓷纖維增強材料是把高強度、高模量、耐高溫的纖維加入到陶瓷、金屬或合金等基體中而構(gòu)成的,所以陶瓷纖維增強材料兼有陶瓷纖維的高強度和基體的延展性好等優(yōu)點,能夠在高溫下穩(wěn)定而有效地工作陶瓷基復(fù)合材料具有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)和口潤滑性，而導(dǎo)電性和硬度都優(yōu)于石墨，抗氧化性也
8、更好，所以在高溫下或其他氧化環(huán)境下需要潤滑的場合，如用作軸承材料，它的潛力將遠遠大于石墨；其良好的抗熱震性和抗氧化性，高溫下高的屈服點和塑性，使得陶瓷基復(fù)合材料在高溫結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用更具有優(yōu)勢，如渦輪機葉片和定子，以及陶瓷發(fā)動機等;由于英好的可加工性和高溫下的高強度，它還是目前使用的可加工陶瓷的很好的替代品；陶瓷基復(fù)合材料好的導(dǎo)電性和抗熱震性使它在熔融金屬的電極材料的應(yīng)用方
