6陶瓷基复合材料-2.ppt

第六章 陶瓷基复合材料 5.1 陶瓷基复合材料的分类及基本性能 5.2 陶瓷基复合材料的成型加工技术 5.3 陶瓷基复合材料的应用 1 思考题 1 、试阐述陶瓷基复合材料的增韧机理，并对长纤维、 晶须和颗粒增强复合材料的增韧效果进行分析。 （裂纹偏转、桥连、纤维拔出；增强体的性能、形态、尺寸，界面 结合，增强体的类型） 2 5.2 陶瓷基复合材料的成型加工技术 5.2.1 纤维增强陶瓷基复合材料 纤维增强陶瓷基复合材料的性能 取决于多种因素 ， 如 基体 、 纤维 及 二者之间的界面结合 等。 3 从 基体方面 看，与 气孔的尺寸及数量 、 裂纹 的大小 以及一些 其它缺陷 有关； 从 纤维方面 来看，则与 纤维中的杂质 、 纤维 的氧化程度 、 损伤 及其他 固有缺陷 有关； 4 从 基体与纤维的结合 情况上看，则与 界面及结合效果、纤维在基体中的取向， 以及基体与纤维的热膨胀系数差有关。 5 ? 针对不同的材料，制作方法 也会不同。 ? 成型加工技术 的不断研究与改进，正是为了能获得性 能更为优良的材料。 ? 目前采用的 纤维增强陶瓷基复合材料的成型方法 主要 有以下几种。 6 一、泥浆浇铸法 泥浆浇铸法 是在陶瓷泥浆中分散纤维，然后浇 铸在石膏模型中。 这种方法比较古老，不受制品形状的限制， 但对提高产品性能的效果不显著。 成本低，工艺简单， 适合于短纤维 增强陶瓷 基复合材料的制作。 7 8 二、热压烧结法 将特长纤维切短 (<3mm) ，然后分散并与基 体粉末混合，再用热压烧结的方法即可制得高性 能的复合材料。 这种方法中， 纤维与基体之间的结合较好 ， 是目前采用较多的方法。 9 短纤维增强体 在与基体粉末混合时 取向是无序的 。 在冷压成型及热压烧结的过程中，短纤维由于 在基 体压实 与 致密化 过程中沿压力方向转动，所以导致了在最 终制得的复合材料中， 短纤维沿加压面而择优取向 。 该类复合材料性能上有一定程度的各向异性。 10 三、浸渍法 这种方法 适用于长纤维 。首先把纤维编 织成所需形状，然后用陶瓷泥浆浸渍，干燥 后进行焙烧。 11 浸渍法 的优点是 纤维取向可自由调节 ，如单向排布 及多向排布等。 浸渍法 的缺点则是 不能制造大尺寸的制品 ，而且所 得 制品的致密度较低 。 12 5.2.2 晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料 晶须与颗粒的 尺寸均很小 ，只是几何形状上有些区别， 用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同 的。 这种复合材料的制备工艺比长纤维复合材料 简便 得多， 只需将晶须或颗粒 分散后 并与基体粉末 混合均匀 ，再用 热 压烧结的方法 即可制得高性能的复合材料。 13 与陶瓷材料相似， 晶须与颗粒增韧陶瓷基复 合材料 的 制造工艺 也可大致分为以下几个步骤： 配料 成型 烧结 精加工 这一过程看似简单，实则包含着相当复杂的内容。 14 即使坯体由超细粉 ( 微米级 ) 原料组成，其产品质量 也不易控制，所以随着现代科技对材料提出的要求的不 断提高，这方面的研究还必须进一步深入。 15 1 、配料 高性能的陶瓷基复合材料应具有 均质 、 孔隙 少 的微观组织。 为了得到这样品质的材料，必须首先 严格挑 选原料 。 16 ? 把几种 原料粉末 混合 配成坯料 的方法可分为 干法 和 湿法 两种。 ? 由于效率和可靠性的原因，新型陶瓷领域混合处理 加工微米级、亚微米级粉末大多采用湿法。 17 湿法 主要采用水作溶剂，但在氮化硅、碳化硅等 非氧 化物系的原料 混合时，为防止原料的氧化则使用 有机溶剂 。 原料混合时的装置一般为专用 球磨机 。为了防止球 磨机运行过程中因 球和内衬砖 磨损而形成杂质混入原料 中，最好采用与加工原料 材质相同的 陶瓷球和内衬。 18 2 、成型 混好后的料浆，在成型时可分为三种不同的情况： 1) 经一次干燥 制成粉末坯料后 供给成型工序； 2) 把结合剂添加于料浆中，不干燥坯料， 保持浆状 供给成型工序； 3) 用压滤机将料浆状的粉 脱水后成坯料 供给成型工 序。 19 把上述的干燥粉料充入模型内，加压后即可成型。通常 有 金属模成型法 和 橡皮模成型法 。 金属模成型