陶瓷基复合材料的发展及发展前沿

陶瓷基复合材料的进展及进展前沿1 引言陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采纳高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。 陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。陶瓷基复合材料已有用化或即将有用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。 2 进展及应用随着电子工业的快速进展和宇宙开发，原子能工业的兴起，以及激光技术、传感技术、光电技术等新技术的出现。传统陶瓷无论在性能、品种和质量等方面都不能满足需求，传统陶瓷便进行了一系列的改变与创新，这便形成了目前的陶瓷基复合材料。作为近年来迅速进展起来的一种新型材料，是一个新的讨论领域，它的优点而弥补或部分弥补了彼此的缺点，而备受人们的关注。 陶瓷基复合材料的基体：陶瓷基复合材料的基体就是陶瓷，目前被人们讨论最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，他们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。陶瓷材料中的化学键往往是介于离子键与共价键之间的混合键。 陶瓷基复合材料的增强体由于陶瓷基复合材料的断裂韧性和耐冲击性差,大大阻碍了其在结构件上的应用。到 80 年代,找到了陶瓷基复合材料的增韧物质之后,这才有所改变。陶瓷基复合材料中的增强体通常称为增韧体。从几何尺寸课分为纤维、晶须、颗粒三类，下面分别加以介绍。碳纤维作为增强体碳纤维主要用在吧强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500℃温度下，碳纤维人能保持性能不变。除了碳纤维还有许多常用纤维如玻璃纤维、硼纤维等不同性能的纤维作为增强体。晶须类增强体晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等缺陷。陶瓷基复合材料中使用较为普遍的是 SiC、Al2O3 等晶须。颗粒类增强体通常用的较多的是 SiC、Si3N4 等。颗粒的增韧效果虽然不如纤维和晶须，但颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适当仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变性能的改善。 陶瓷基复合材料的应用：目前，陶瓷基复合材料的潜在应用领域非常广泛,包括宇航、国防、能源、汽车工业、环保、生物、化学工业等。 在食品...