郑州大学复合材料学第四章

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1、Chapter5:CeramicMatrixComposite(CMC)Chapter4:CeramicMatrixComposite陶瓷材料性能特征强度高、耐磨性好、硬度高耐腐蚀性好脆性大，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。陶瓷基复合材料对陶瓷材料增韧1颗粒、晶须增韧复合材料2纤维增韧复合材料3相变增韧复合材料4仿生结构复合材料陶瓷基复合材料(1)层状复合材料(2)纤维独石复合材料(3)木头陶瓷Chapter4:CeramicMatrixComposite目前部分实

2、际应用的陶瓷复合材料SiC-玻璃陶瓷：人工假体材料ZrO2,Al2O3：抗热震材料C-C：火箭构件，人工假体材料SiC-SiC：特殊发动机构件；SiC晶须-Al2O3:切削工具Si3N4复相陶瓷刀具Chapter4:CeramicMatrixComposite陶瓷基复合材料的制备成形颗粒材料的成形与预烧结混合（加成形剂）→成形→烧结成形的方法模压等静压注射成形凝胶注模成形轧制挤压松装烧结预烧结维持形状具有一定的强度PrincipleandMechanismLanxide工艺80年代中期，美国Lanx

3、ide公司发明的一种CMC新工艺。将熔融的金属直接氧化，生成以反应固体产物(氧化物、氮化物、硼化物等)为骨架基体，并含有5-30%三维连续金属的复合材料。Chapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeCVD利用源气在高温条件下的分解或气相反应，在颗粒、纤维、晶须以及其它具有开口气孔的增强骨架上沉积所需的陶瓷基质的方法。CVICVD方法的改进。预成型体一侧处于高

4、温区，而另一侧被水冷保持较低的温度。源气从低温侧进入，到达高温区一侧后发生热分解或化学反应，沉积出所需的陶瓷基质。在源气的入口处保持较高的压力，出口处保持低压，更有利于源气穿过增强骨架，获得高致密度的陶瓷复合材料。Chapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeSHS(Self-propagating

5、high-TemperatureSynthesis)能产生放热反应的反应物经外加能源点火而开始反应，放出热量，使固体反应物加热升温，从而使反应能自发维持，并形成燃烧波向前传播的CMC制备方法。Sol-gel将无机或金属有机化合物相继形成溶液、溶胶、凝胶而固化，然后经干燥和热处理而制备CMC的方法。Polymerprecursors以有机金属聚合物为先驱体，成型后使高分子聚合物发生热解反应转化为无机质，然后再经高温烧结制备陶瓷基复合材料的方法。Chapter4:CeramicMatrixCompo

6、siteChapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeChapter4:CeramicMatrixCompositeSHS法制备复合材料代表性的例原材料与反应生成物温度（K）Ti+2BZr+2BTi+CAl+1/2N2SiO2+2Mg+C3TiO2+4Al+3C3TiO2+4Al+6BTiB2ZrB2TiCAlNSiC+2MgO3TiC+2Al2O33TiB2+2Al2O33190331032002900257023202

7、900(1).氮化硅基陶瓷刀具系列化Si3N4Glass利用Si3N4陶瓷共价键、长柱状晶粒和低膨胀系数的特点，探索用热压氮化硅陶瓷作为金属切削刀具取得成功。著名材料科学家Katz在《Science》介绍了我们的成果Workonhot-pressedSi3N4inthePeople’sRepublicofChina(38)andonSiAlONinBritain(39)hasshownthatthesematerialsgivegoodperformanceastoolbitsinmachining

8、selectedmaterialsChapter4:CeramicMatrixComposite著名材料科学家Katz在世界陶瓷大会上对清华大学氮化硅陶瓷刀具研究工作的评价Workinthelate1970’sbyHo-Choandetal,inthePeople’sRepublicofChina,ontheapplicationsofHPSNcuttingtoolsshowedverypromisingresults[18],.Basically,intool-we