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《復(fù)合材料第六章陶瓷基復(fù)合材料-陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第六章陶瓷基復(fù)合材料主講教師：田進(jìn)濤中國(guó)海洋大學(xué)材料科學(xué)與工程研究院1本章主要內(nèi)容（6學(xué)時(shí)）§1陶瓷基體材料（2學(xué)時(shí)）§2陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝（2學(xué)時(shí)）§3氧化物陶瓷基復(fù)合材料（2學(xué)時(shí)）§4非氧化物陶瓷基復(fù)合材料22.1陶瓷基體材料的制備工藝2.2陶瓷基復(fù)合材料的制備方法§2陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝（2學(xué)時(shí)）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(xì)、組分均勻分布、無(wú)團(tuán)聚的粉體（1）化學(xué)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(diǎn)：可得到性能優(yōu)良粉體缺點(diǎn)：設(shè)備
2、復(fù)雜、工藝要求嚴(yán)格、成本高4（2）機(jī)械制粉分類：球磨（最常用）、攪拌振動(dòng)磨優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大、設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)：組分分布不均勻、容易引入雜質(zhì)（磨損物進(jìn)入粉料）52.1.2成型成型關(guān)鍵：坯體密度越高，燒結(jié)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(guò)加壓壓成所需形狀。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高、易于自動(dòng)化，是常用的方法。缺點(diǎn)：粉料易團(tuán)聚、內(nèi)部密度不均勻、難于制造復(fù)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(zhì)中，加壓獲得所需坯體。優(yōu)
3、點(diǎn)：不需膠粘劑、坯體密度均勻性好、有良好燒結(jié)性能缺點(diǎn)：坯體形狀和尺寸可控性太差、生產(chǎn)效率低、難于自動(dòng)化批量生產(chǎn)。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(dòng)性），混合料加壓注入模具并冷卻（坯體致密且較硬實(shí)）優(yōu)點(diǎn)：可制備形狀復(fù)雜的構(gòu)件、易于大規(guī)模生產(chǎn)。缺點(diǎn)：燒結(jié)前需高溫排蠟（900---1100度）薄壁且大而長(zhǎng)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(guò)模具擠出而獲得制品優(yōu)點(diǎn)：適合制備管狀、棒狀坯體缺點(diǎn)：要求粉料具有一定的塑性（加入有機(jī)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(dòng)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(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單，可獲得很薄膜片缺點(diǎn)：只適用于軋制膜片、存在有機(jī)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(guò)脫水硬化而獲得坯體。優(yōu)點(diǎn)：可制備形狀復(fù)雜的坯體缺點(diǎn)：容易在坯體中產(chǎn)生空心11（7）流延成型工藝：將陶瓷粉料混入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑制成流延漿料，通過(guò)流延嘴刮成薄片狀流延在平移轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形鋼帶上，烘干而獲得薄膜坯體。優(yōu)點(diǎn)：較之軋膜成型，生產(chǎn)效率高，易于自動(dòng)化生產(chǎn)，薄膜坯體的厚度可很好地控制
5、。缺點(diǎn)：只適用于制備薄膜坯體、存在有機(jī)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(jī)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(diǎn)：可獲得致密坯體（高壓所致）。缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜、要排出有機(jī)樹脂。132.1.3燒結(jié)燒結(jié)概念：是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，陶瓷坯料在表面能減少的推動(dòng)力的作用下，通過(guò)擴(kuò)散、晶粒長(zhǎng)大、氣孔和晶界逐漸減少而致密化燒結(jié)機(jī)制：粘性流動(dòng)、蒸發(fā)與凝聚、體積擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、塑性流動(dòng)。實(shí)際燒結(jié)過(guò)程往往是這些機(jī)制的綜合作用的結(jié)果！14（1）普通燒結(jié)燒結(jié)設(shè)備：各種隧
6、道窯、電爐等。燒結(jié)氣氛：按要求可在空氣中、真空中、保護(hù)性氣氛中進(jìn)行添加助劑：適于難燒結(jié)坯體（氧化鋁、氮化硅、碳化硅），燒結(jié)助劑可降低燒結(jié)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(diǎn)：可在更低的溫度和更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)致密化（高溫下加壓有利于黏性和塑性流動(dòng)）。缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴、生產(chǎn)效率低。16（3）反應(yīng)燒結(jié)工藝：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接獲得陶瓷材料的方法。優(yōu)點(diǎn)：燒結(jié)過(guò)程坯體尺寸基本不變，可獲得尺寸精確構(gòu)件；工藝簡(jiǎn)單、適于大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：制品相對(duì)密度低（反應(yīng)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(jié)氣氛N2反應(yīng)形成Si3N4SiC－C多孔體在1600度浸漬液態(tài)Si反應(yīng)形成SiC17（4）微波燒結(jié)工藝：采用微波加熱原理對(duì)陶瓷材料進(jìn)行快速燒結(jié)。優(yōu)點(diǎn)：升溫速度快、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短、制品致密缺點(diǎn)：設(shè)備要求高、只有電介質(zhì)材料才可進(jìn)行燒結(jié)。（5）放電等離子燒結(jié)(sparkplasmasinteringsystem，SPS)一種新型的燒結(jié)方法（參閱教材90頁(yè)）。182.2陶瓷基復(fù)合材料的制備方法2.2.1粉末冶金法原料（陶瓷粉末、增強(qiáng)劑、粘結(jié)劑和助燒劑）均勻混合（球磨、超聲等）冷壓成形（熱壓）燒結(jié)。關(guān)
8、鍵：均勻混合、燒結(jié)過(guò)程防止體積收縮而產(chǎn)生裂紋。192.2.2漿體法（濕態(tài)法）工藝特點(diǎn)：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(wèn)題控制手段：調(diào)整pH值、對(duì)漿體進(jìn)行超聲波震動(dòng)攪拌適用對(duì)象：顆粒、晶須、短纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料漿體浸漬法：可制備連續(xù)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料（纖維分布均勻，氣孔率低）20圖6.3漿體法制備陶
