综述了陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite,CMC)的研究现状,对复合材料的补强增韧机理、界面、制备工艺作了较全面的介绍,并对CMC的未来发展进行了展望。

维普资讯 www.wendangwang.com

陶瓷基复合材料的研究进展 王群刘欣李家科黄耀元周生娣 (德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，德镇 3 30 )景景 3 0 1

摘

要：述了陶瓷基复合材料 (e m c txcm oi, M )综 cr i ma i o p seC C的研究现状，复合材料的补强增韧机理、面、 a r t对界制

备工艺作了较全面的介绍。对 C并 MC的未来发展进行了展望。 关键词：合材料；瓷基；强增韧；展趋势复陶补发

陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、氧化，抗高温下抗磨损好，化学腐蚀性优良等优点，耐这些优异的性能是一般常用金属材料、分子材料等所不具备的，高

张应力和切向压应力，这种应力与外应力发生相互作用，裂纹前进方向发生偏转、使绕道，而提高材料的从抗断能力，达到增韧目的。 纤维和晶须增韧的机理 n如图 1示， 所其作用原理有以下几步：1负荷传递：求 (/ ) ( ()要西 >2 E为弹性模量，同时要求纤维与基体问有较强界面来帮助负荷从基体转移到纤维 ) 2基体预应力：如果，;()>仅则压缩应力能够产生，面压缩力增加了纤维/,界基体界面的有效剪切抵抗；若线胀系数差别太大，则造

因此越来越受到人们的重视。但由于陶瓷材料本身脆 性的弱点，作结构材料使用时缺乏足够的可靠性。因而。改善陶瓷材料的脆性已成为陶瓷材料领域亟待解决的问题之一。C MC就是通过颗粒弥散增韧和纤维及晶须增韧等来改善陶瓷材料的力学性能，特别是脆 性。因而开发 C MC已成为改善陶瓷脆性的主要手段，

受到各国的高度重视和广泛研究㈠ _1 _。

成大应力产生脱开或微裂纹，使强度下降； 3裂纹偏 () 转：线胀系数不匹配，决定了裂纹一纤维结构相互作用 形式， r 时裂纹沿着纤维偏转；( ) > 4纤维拔出：增

1 C C的增韧机理 M 目前看来，陶瓷的增韧机理很多，总体而言大致但 可有 4种类型：1相变增韧 ( a s r ai u h nn ) () t nf m t nt ge ig; r o o o

韧来自于纤维拔出所需额外功，要求纤维相对于界面具有高横向断裂韧性； 5裂纹桥接：晶须来

说，出 ()对拔效应不明显，B ce等认为裂纹尖端尾部存在一晶须 ehr 一

() 2延性相增韧 ( uhnn ydcipae) () t geig utehss;3脆性 o b l 纤维和晶须增韧 ( u h nn y bte f rs a d t ge ig b il i e n o t b w i es;( )裂纹增韧 ( u h nn ymi orc . hs r) 4微 k t g e igb c cak o r ig n )…。

基体界面解离区 (eodn n,D )在此区域内， dbn ig oe Z, z 晶须把裂纹桥接起来并在裂纹表面产生闭合应力，阻

止裂纹扩展，而产生增韧补强作用。从 力

相变增韧的机理是在应力场的作用下，由分散相

的相变产生应力场，抵消外加应力，阻止裂纹扩展，达到增韧目的。 延性相增韧主要是指粒子强化和弥散强化，通过 第 2相粒子的加入，方面对某些延性相粒子，一它可以

在外力作用下产生一定塑性变形或者沿着晶面滑移产生蠕变来缓解应力集中；另一方面由于第二相粒子与基体粒子之间弹性模量和线胀系数的差异，在烧结过

图 1裂纹桥接机理示意图

微裂纹增韧机制，主要是由于残余应变场与裂纹在分散相周围发生反应，从而使裂纹尖端产生微裂纹

程冷却阶段存在一定温差，因而在坯体内部产生径向

分支，在一定程度上改善韧性，但也造成强度下降。

作者简介：王

群 (9 6一)男， 16,本科，实验师 .主要从事陶瓷性能与结构的研究 2 5