陶瓷基复合材料论文

陶瓷晶须是具有一定长径比且缺陷很少的陶瓷小单晶,因而具有很高的强度,是一种非常理想的陶瓷基复合材料的增韧增强体。

2.1.3 相变增韧

相变增韧ZrO2陶瓷是一种极有发展前途的新型结构陶瓷,其主要是利用ZrO2相变特性来提高陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,使其具有优良的力学性能,低的导热系数和良好的抗热震性。它还可以用来显著提高脆性材料的韧性和强度,是复合材料和复合陶瓷中重要的增韧剂

2.1.4 颗粒增韧

用颗粒作为增韧剂,制备颗粒增韧陶瓷基复合材料,其原料的均匀分散及烧结致密化都比短纤维及晶须复合材料简便易行。因此,尽管颗粒的增韧效果不如晶须与纤维,但如颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择得当,仍有一定的韧化效果,同时会带来高温强度、高温蠕变性能的改善。所以,颗粒增韧陶瓷基复合材料同样受到重视,并开展了有效的研究工作。

2.1.5纳米复合陶瓷增韧

纳米技术一出现,便在改善传统材料性能方面显示出极大的优势,该方面的研究有可能使陶瓷增韧技术获得革命性突破。纳米陶瓷由于晶粒的细化,晶界数量会极大增加,同时纳米陶瓷的气孔和缺陷尺寸减小到一定尺寸就不会影响到材料的宏观强度,结果可使材料的强度、韧性显著增加。

2.1.5 自增韧陶瓷

如果在陶瓷基体中引入第二相材料,该相不是事先单独制备的,而是在原料中加入可以生成第二相的原料,控制生成条件和反应过程,直接通过高温化学反应或者相变过程,在主晶相基体中生长出均匀分布的晶须、高长径比的晶粒或晶片的增强体,形成陶瓷复合材料,则称为自增韧。这样可以避免两相不相容、分布不均匀问题,强度和韧性都比外来第二相增韧的同种材料高。

一·粉末冶金法:

原料(陶瓷粉末、增强剂、粘结剂、助烧剂)——均匀混合(球磨、超声等)——冷压成型——(热压)烧结。

关键是均匀混合和烧结过程防止体积收缩而产生裂纹。

二、浆体法(湿态法)

为了克服冶金法各组元混合不均的问题,采用浆体(湿态)法制备陶瓷基复合材料。其混合体为浆体形式。混合体中各组元保持散凝状,即浆体中呈弥散分布。这可以通过调整水溶液PH来实现。对浆体进行超声波震动搅拌则可进一步改善弥散性。弥散的浆体可直接浇铸成型或热(冷)压后烧结成型。适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。采用浆体浸渍法可制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料。纤维分布,气孔率低

三、反应烧结法

用此方法制备陶瓷基复合材料,除基体材料几乎无收缩外,还具有以下优点:增强剂的体积可以比相当大、可用多种连续纤维预制体、大多说陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于陶瓷的烧结温度,因此可以避免纤维的损伤。此方法的最大缺点是高气孔率难以避免。

四、液态浸渍法

用此方法制备的陶瓷基复合材料,化学反应、熔体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首要考虑的问题。这些问题直接影响着材料的性能。陶瓷熔体可通过毛细作用渗入增强剂预制的孔隙。施加压力或抽真空将有利于浸渍过程。

五、直接氧化法

按部件形状制备增强体预制体,将隔板放在其表面以上阻止基体材料的生长。溶化的金属在氧化形成所需的反应物。由于在氧化产物中得空隙管道的液吸作用,溶化金属会不断地供给生长前沿。

六、溶胶-凝胶

溶胶-凝胶法也可以采用浆体浸渍法制备增强相预制体,溶胶-凝胶法的优点是基体成分容易控制,复合材料的均匀性好,加工温度较低。其缺点是所制的复合材料收缩率大,导致基体经常发生开裂

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