《复合材料制备技术》第九章 陶瓷基复合材料

第九章陶瓷基复合材料 91陶瓷基复合材料概述 特种陶瓷具有优秀的力学性能、耐磨性好、 硬度高及耐腐蚀性好等特点,但其脆性大,耐热 震性能差,而且陶瓷材料对裂纹、气孔和夹杂等 细微的缺陷很敏感。 陶瓷基复合材料使材料的韧性大大改善,同 时其强度、模量有了提高

第九章 陶瓷基复合材料 9.1 陶瓷基复合材料概述 特种陶瓷具有优秀的力学性能、耐磨性好、 硬度高及耐腐蚀性好等特点，但其脆性大，耐热 震性能差，而且陶瓷材料对裂纹、气孔和夹杂等 细微的缺陷很敏感。 陶瓷基复合材料使材料的韧性大大改善，同 时其强度、模量有了提高

要粒增强 纤维增强 整体陶瓷 位移 陶瓷基复合材料的力一位移曲线

陶瓷基复合材料的力 – 位移曲线

不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较 整体陶瓷颗粒增韧|晶须增韧 材料 Al203 ZrO2/A203 SIC/ Al203 铝 属钢 断裂韧性27~4265~15 8~10 33~4444~66

不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较 材料 整体陶瓷 颗粒增韧 晶须增韧 金 属 Al203 ZrO2 /Al203 SiC/ Al203 铝 钢 断裂韧性 2.7～4.2 6.5～15 8～10 33～44 44～66

92陶瓷基复合材料的制备工艺 921粉末冶金法 工艺流程: 原料(陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂)→ 均匀混合(球磨、超声等)→冷压成形→ (热压)烧结 适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料

9.2 陶瓷基复合材料的制备工艺 9.2.1 粉末冶金法 工艺流程： 原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）→ 均匀混合（球磨、超声等）→ 冷压成形 → （热压）烧结 适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料

922浆体法(湿态法) 为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问 题,可采用浆体(湿态)法制备颗粒、晶须和短 纤维增韧陶瓷基复合材料。 其混合体为浆体形式。混合体中各组元保持 散凝状。即在浆体中呈弥散分布。 采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷 基复合材料

9.2.2浆体法（湿态法） 为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问 题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短 纤维增韧陶瓷基复合材料。 其混合体为浆体形式。混合体中各组元保持 散凝状。即在浆体中呈弥散分布。 采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷 基复合材料

增强材料与基体粉末混合浆体 超声或搅拌使均匀分散 「千燥 热压 冷压 烧结 粉浆浇铸 浆体法制备陶瓷基复合材料示意图

浆体法制备陶瓷基复合材料示意图

923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: (1)增强剂的体积比可以相当大; (2)可用多种连续纤维预制体 (3)大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于 陶瓷的烧结温度,因此可避免纤维的损伤。 此方法最大的缺点是高气孔率难以避免

9.2.3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： （1）增强剂的体积比可以相当大； （2）可用多种连续纤维预制体； （3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于 陶瓷的烧结温度，因此可避免纤维的损伤。 此方法最大的缺点是高气孔率难以避免

含有聚合物粘绪 剂的SC纤维席 Sic/ si 硅布 预制体 反应烧结法 制备SiC/Si3N4 加热去粘绪剂 基复合材料工 艺流程图 加热化 si转化为氯化硅 复合材料

反应烧结法 制备SiC/Si3N4 基复合材料工 艺流程图

924液态浸渍法 用此方法制备陶瓷基复合材料,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,这些因素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体的孔隙。施加压力 或抽真空将有利于浸渍过程

9.2.4液态浸渍法 用此方法制备陶瓷基复合材料，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，这些因素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体的孔隙。施加压力 或抽真空将有利于浸渍过程

熔体 预制体 加热线I 液态漫渍法制备陶瓷基复合材料示意图

液态浸渍法制备陶瓷基复合材料示意图