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1、第卷第期材料研究学报年月从复合材料到多相材料郭景冲中国科学院上海硅酸盐研究所,摘要本文提出多相材料的概念,以模糊各类材料之间的界限运用纳米材料的工艺技术,并博采各类材料工艺之所长,以使用要求为材料研究的准则,做到以低成本制作材料和获得高的性能稳定性,通过对材料的设计,获得能满足使用要求的材料叙述了对陶瓷金属多相材料、陶瓷聚合物多相材料、金属聚合物多相材料以及多相复合陶瓷材料的设想关钮词多相材料复合材料纳米材料分类号文章编号一一一入入粗。。,,从夕响。二夕听诚、二叮坛二葱,艺二葱,葱。。坛,夕该忍对,一目一,,一,一,一一,,一中国自古以来就制作
2、和应用复合材料,世纪中叶出现的以玻璃纤维为增强剂的、以聚合,“、、物为基体的复合材料中国人称之为玻璃钢,它以质轻强度高加工方便以及性能的可设国家自然科学基金重点项目、上海市科委、上海新材料研究中心年资助项目以及科学院院长基金特别支持的资助项目年月日收到初稿年月日收到修改稿,院士,上海市,中本文联系人郭景坤国科学院上海硅酸盐研究所材料研究学报卷计性而广为人们所欢迎晶须出现后,又形成了以晶须为增强剂的复合材料于是,人们习惯地把用纤维或晶须作为增强剂的材料称之为复合材料对于陶瓷基复合材料,纤维或晶须的引入,不仅着眼于对材料强度的提高,更重要的是期望能
3、弥补陶瓷材料的固有缺点一脆性对材料使用的局限为此,从中国的丰富词汇中选取了“补强”两字,即成为纤维或晶须补强陶瓷基复合材料,它不仅表现出在材料的强度上有极大的增强效果,更令人兴奋的是它可以成数量级地提高材料的断裂功这就意味着这种材料已经不是原来那么脆了因此,它可以承受极大的热冲击和机械冲击再加上无机材料具有极好的耐烧蚀行为,纤维补强陶瓷基复合材料最先被应用在空间技术中作为烧蚀型防热材料纤维或晶须作为第二相加入陶瓷材料中,由于彼此形,,“”态上的差异要达到均匀的分布是困难的因此提出原位生长具有一定长径比的第二相物质而形成补强剂,构成原位自补强的多
4、相复合陶瓷材料沿用第二相颗粒弥散所组成的多相复合陶瓷材料也就应运而生再结合氧化错的相变增韧机制和晶界应力设计等的协同效应,多相复合陶瓷材料的研究取得了令人振奋的成就这不仅使陶瓷材料的强度得到大幅度提高,也使陶瓷材料的脆性的改善达到了极佳的效果因此,多相复合陶瓷材料获得了更为广泛的应用,它不仅可以用作在高温动态负荷下运作的陶瓷发动机的零、部件,兼之它的耐磨性能还可以用作高温轴承材料陶瓷材料的化学稳定性使其在化工领域特别是具有腐蚀性的环境中大有用武之地总之,多相复合陶瓷材料的高强度、好的断裂韧性、优异的耐磨性能、卓越的抗腐蚀能力以及好的抗烧蚀性,使
5、其在高温动态高负荷的工况下以及磨损和腐蚀的恶劣环境中服役如果将多相复合的概念从陶瓷材料的范围扩展到各类材料之间的组合,使用纳米材料的制备工艺技术,形成广泛意义的多相材料,有可能集各类材料之所长,避免各自的弱点而形成一类全新的材料还可以博取各类材料工艺的优势,找出简便和便宜的材料制作工艺这是一条制作成本低而质量高的材料的思路,值得深入探讨和研究对多相材料概念的思考基于上述思路提出的多相材料是一个广泛的概念,它的内涵不仅在整个材料的组成上和显微结构上的多相结合,而且不拘泥于各自的形态在工艺上博取各类材料之所长不一味追求材料的高性能而以实际使用的要求
6、为准则,这符合材料设计的原则模糊各类材料之间的界限所谓多相材料就是强调各类材料之间的组合,模糊各类材料之间的界限,尽可能地体现出各组成材料的特点材料的性能并不一定受主相的制约,次相对材料性能的影响也许是更重要的因此,提倡模糊各类材料之间的界限,摆脱各类材料本身固有传统观念的约束,开拓视野,博取各类材料之所长,以得到全新的材料,满足使用的需求纳米材料制备工艺技术的运用对于两相的组合,只有彼此的分布均匀,结构有规则,才能使材料的性能稳定满足这些要求并不容易,对制备工艺的改进,很多都是围绕这些要求进行的利用纳米材料的工艺技术,在尺度上减小以求得宏观上
7、的相对均匀,这个办法是可取的而且纳米材料的制备工艺很多是在液相或气相下进行的,这就更容易满足上述要求因此,采用纳米工艺技术制作多相材料,将是有益的期郭景坤从复合材料到多相材料以应用的要求为准则对材料的高、新性能的要求是无可非议的,满足这些要求是材料研究工作者义不容辞的责任但是应该更现实地对待实际使用的要求,以最经济的和最简便的方法得到所需的材料材料的高稳定性和制作的低成本首先是所制得的材料的性能能满足实际应用的需要,其次是性能的高稳定性,最后是制作的低成本这是材料的生命力所在多相材料其组成和结构的可调性,工艺上的多选择性,使其容易适应低成本的制
8、作工艺和性能的高稳定性的要求材料设计多相材料是材料设计的一个很好的研究对象两种或两种以上不同材料的不同组合,将给出不同的材料性能不同相的材料以不同的形
