连续纤维补强陶瓷基复合材料

纤维增强陶瓷材料

连续纤维补强陶瓷基复合材料概述

摘要:本文介绍连续纤维补强陶瓷基复合材料(FRCMC)的选材要求及其分类,通过分析连续纤维补强陶瓷基复合材料失效过程,阐述FRCMC的增韧机理。介绍制备连续纤维补强陶瓷基复合材料的方法,并指出各种方法的优缺点。

关键词:纤维,FRCMC,增韧机理,制备方法

陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、抗氧化,高温下抗磨损好,耐化学腐蚀性优良等优点,这些优异的性能是一般常用金属材料、高分子材料等所不具备的,因此越来越受到人们的关注。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。连续纤维补强陶瓷基复合材料( Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites,简称FRCMC),具有高强度和高韧性,使得弥补了陶瓷材料的脆性弱点和作为结构材料使用的缺乏可靠性。

连续纤维补强陶瓷基复合材料是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性,特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式,使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料己经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用。

1.FRCMC的纤维和基体

1.1 FRCMC的选材原则

1)陶瓷基体和纤维应该满足结构件的使用环境要求。使用环境包括:工作最低温度、最高温度、湿度、工作介质的腐蚀性等。

2)陶瓷基体和纤维间弹性模量的匹配。当复合材料承受负载时,其应力和弹性模量服从加和原则。

连续纤维补强陶瓷基复合材料

图1 复合材料受力状况

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