陶瓷基复合材料课件.ppt

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1、陶瓷基复合材料1陶瓷基复合材料陶瓷基体材料陶瓷基复合材料的制造工艺陶瓷基复合材料的性能陶瓷基复合材料的增韧机制碳/碳复合材料2陶瓷材料的特点陶瓷材料也称为无机非金属材料，以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品。陶瓷材料与金属材料的区分：根据两种材料的电阻--温度系数来区别。陶瓷材料与有机高分子材料的区分：可以从分子结构上来区别。高分子材料含有不连续的大分子，在分子内的碳原子是由共价键相联，分子与分子间则通过较弱的分子键或氢键结合。陶瓷材料没有不连续的分子，是一种或多种原子的空间排列，有序为晶体，否则为非晶材料。陶瓷基复合

2、材料3陶瓷材料的特点陶瓷材料可分为：普通陶瓷(ConventionalCeramics）：砖、陶器、瓷器等。精细陶瓷(AdvancedCeramics)：硅、铝、钛、锆等的氧化物、氮化物和碳化物等。陶瓷材料以高的抗压性能、很高的化学稳定性和高的熔点著称。陶瓷基复合材料4陶瓷材料的特点陶瓷材料的特点：很好的耐热性很好的化学稳定性良好的电绝缘特性高的耐磨性能低的密度低的韧性陶瓷基复合材料断裂韧性K1C反映含裂纹材料或构件的抗裂纹扩展的能力，又称为强度因子。陶瓷材料不象金属材料有塑性变形，因此在受机械拉伸或热冲击载荷时可能出现灾难性的失效。所以提高其韧性是陶瓷基复合材料

3、最重要的目标。5陶瓷材料的特点使用温度陶瓷基复合材料6陶瓷材料的特点材料的密度陶瓷基复合材料7陶瓷材料的特点热膨胀系数陶瓷基复合材料8陶瓷材料的特点断裂韧性陶瓷基复合材料9陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料：在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称多相复合陶瓷或复相陶瓷。增强相与基体的模量之比相当低，为0.1-1。陶瓷基复合材料中，提高强度不是其目的，最主要的是提高其韧性。陶瓷基复合材料10陶瓷基复合材料的种类陶瓷基复合材料纤维（晶须）增韧（增强）陶瓷基复合材料。异相颗粒弥散强化复相陶瓷：刚性颗粒（陶瓷），韧性颗粒（金属）。原位生长陶瓷复合材料。梯度功

4、能复合陶瓷：也称倾斜功能陶瓷，陶瓷与金属材料的梯度复合，两类陶瓷梯度复合。适应材料两侧不同的工作条件与环境要求，减少热应力。纳米陶瓷复合材料：陶瓷基体中含有纳米粒子第二相的复合材料。包括：基体晶粒内弥散纳米粒子第二相；基体晶粒间弥散纳米颗粒第二相；基体和第二相同为纳米颗粒。11陶瓷基体材料陶瓷基体材料的基本要求12陶瓷基体材料陶瓷基体材料的基本要求13陶瓷基体材料陶瓷基体材料的基本要求具有良好的抗蠕变、疲劳和冲击性能；具有很好的化学稳定性，不易受到环境中温度、氧化或还原气氛的影响，不易挥发；具有较高的韧性；能够渗入、浸润纤维束、晶须束或颗粒预成型件中；与增强相能形

5、成良好的界面联接；在制造和使用过程中，与增强纤维不发生化学反应；不会物理损坏增强纤维。14陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构1陶瓷材料的化学键原子结合键：三种强结合力的化学键:共价键（Covalentbond)、离子键(Ionicbond)、金属键(metallicbond)；二种弱结合键：范德华键(vanderWaalsbond)、氢键(hydrogenbond)；陶瓷材料：离子键或共价键。15陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构2陶瓷材料的晶体结构通常金属阳离子尺寸较非金属的阴离子小，在陶瓷晶体中经常占据的是由非金属阴离子构成的晶格中的间隙位置。

6、简单立方：CsCl,CsBr,CsI面心立方：NaCl,CaO,MgO,MnO,NiO,FeO,BaO密排六方：ZnS,Al2O316陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构几种陶瓷晶体结构介绍MX型结构（M为金属阳离子，X为阴离子）闪锌矿结构17陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构几种陶瓷晶体结构介绍MX型结构NaCl型结构MgO,NiO,TiC,VC,VN等都是这种结构，具有这种结构的化合物多数有熔点高、稳定性好的特点。18陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构几种陶瓷晶体结构介绍MX2型结构这种结构的典型代表是金红石结构。单位晶胞中的8个顶角和中

7、心为阳离子，阴离子的位置则正好处于由阳离子构成的稍有变形的八面体中心。19陶瓷基体材料陶瓷基体材料的化学键及晶体结构几种典型陶瓷晶体结构介绍M2X型结构这种结构以赤铜矿为代表。阴离子构成体心立方结构，阳离子处于间隙中。20陶瓷材料的制备方法陶瓷普通制备工艺在普通工艺中都包括以下几个步骤：原材料制成粉状；粉末压制成一定的形状的坯料；坯料在高温下的烧结，也可能在高温和压力下进行；加工至最终形状和尺寸。陶瓷基体材料21陶瓷材料的制备方法陶瓷普通制备工艺热等静压工艺（HotIsostaticPressing,HIP)压力为100-300MPa，温度可达1400℃，时间在1

8、-8h。陶