颗粒补强陶瓷基复合材料

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划颗粒补强陶瓷基复合材料　　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

2、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(ContinuousFiberReinforcedCeramicMatrixComposites，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。　　的纤维和基体目的-通过

3、该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　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。　　图1复合材料受力状况　　?C??fVf??Vmm　　EC?EfVf?EVmm①　　Vf?Vm?1　　上述方程中，?

4、表示承受的应力，V为体积分数，E为弹性模量。下标c，f，m分别代表复合材料、纤维、基体。　　?c??m??f??m/Em??f/Ef②　　对于脆性基体复合材料，当基体的应变大于其临界断裂应变时基体发生断裂。由于基体的弹性变形非常小，所以在基体断裂瞬间，纤维并未充分发挥作用。假设基体断裂时，它所承担的应力分量全部转移给纤维。此时复合材料所承担的应力由式①和式②可得：　　?c??mu?1?Vf?　　???Ef?Em???1????③目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的

5、发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　式中下标mu和f分别代表基体和纤维断裂。从式③可看出，对于脆性基体复合材料，如果基体的断裂应变小于纤维的断裂应变，要想提高复合材料的强度，必须Ef大于Em，选择高模量的纤维。这时Ef/Em越大，复合材料的强度越高。如　　果Ef小于Em，基体不仅得不到强化，反而会降低。　　3）陶瓷基体和纤维的热膨胀系数的匹配。复合材料组元之间必须要满足物理化学相容性，其中最重要的就是热膨胀系数的匹配。设Am、Afa、Afr分别代表基　　体、纤维轴向和纤维径向热膨胀系数的平衡值。则基体所承受的应力

6、：　　轴向?a?(Am?Afa)?TEm④　　径向?f?(Am?Afr)?TEm⑤　　式中?T为应力驰豫温度与室温之差值，Em为基体的弹性模量。　　如果Am＞Afa，则?a为正值。复合材料冷却后纤维受压缩热残余应力，基体　　受拉仲热残余应力。这种热残余拉仲应力在材料使用时将叠加于外加拉伸载荷，对材料的强度不利。如果?a＞?mu，材料在冷却过程中就可能垂直于纤维轴向形　　成微裂纹网络，使材料的性能大大降低。如果Am＜Afa，则为负值时，纤维受热目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适

7、应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　残余拉伸应力，基体受压应力。这个应力可能抵消外加拉伸载荷，对材料性能的提高有益。但如果该应力过大，超过纤维的断裂应力时，对强化不利。　　如果Am＞Afr，则?r为正，那么纤维—基体界面则承受热压缩应力。过大的　　界面压应力使复合材料在断裂过程中难以形成纤维/脱粘/拔出等吸能机制，对材料性能的提高不利。如果Am＜Afr，则?r为负，那么界面受拉应力，适当的拉应　　力是有益的。　　FRCMC的纤维和基体分类　　FRCMC的