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陶瓷復合材料

更新時間:2021/10/13 13:42:44

復合材料通常具有不同材料相互取長補短的良好綜合性能。復合材料兼有兩種或兩種以上材料的特點,能改善單一材料的性能,如提高強度、增加韌性和改善介電性能等。作為高溫結構材料用的陶瓷復合材料,主要用于宇航,軍工等部門。此外,在機械、化工、電子技術等領域也廣泛采用各種陶瓷復合材料。

陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優異性能,而其致命的弱點是具有脆性,處于應力狀態時,會產生裂紋,甚至斷裂導致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復合,則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展,從而得到有優良韌性的纖維增強陶瓷基復合材料。 陶瓷基復合材料具有優異的耐高溫性能,主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。

材料

陶瓷與陶瓷或陶瓷基體材料與其他材料所組成的多相材料。

主要有陶瓷與金屬復合材料,如特種無機纖維或晶須增強金屬材料、金屬陶瓷、復合粉料等;陶瓷與有機高分子材料的復合材料,如特種無機纖維或晶須增強有機材料等;陶瓷與陶瓷的復合材料,如特種無機纖維、晶須、顆粒、板晶等增韌補強陶瓷材料。陶瓷基復合材料通??煞譃轭w粒補強陶瓷基復合材料和纖維補強陶瓷基復合材料兩類。

 

      性能

(1)陶瓷能夠很好地滲透進纖維點須和顆粒增強材料;

(2)同增強材料之間形成較強的結合力;

(3)在制造和使用過程中同增強纖維間沒有化學反應;

(4)對纖維的物理性能沒有損傷;

(5)很好的抗蠕變、抗沖擊、抗疲勞性能;

(6)高韌性;

(7)化學穩定性,具有耐腐蝕、耐氧化、耐潮濕等化學性能

 

      種類

陶瓷基體材料主要以結晶和非結晶兩種形態的化合物存在,按照組成化合物的元素不同,又可以分為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。此外,還有一些會以混合氧化物的形態存在

氧化物陶瓷基體

(1)氧化鋁陶瓷基體 以氧化鋁為主要成分的陶瓷稱為氧化鋁陶瓷,氧化鋁僅有一種熱動力學穩定的相態。氧化鋁陶瓷包括高純氧化鋁瓷,99氧化鋁陶瓷,95氧化鋁陶瓷,85氧化鋁陶瓷等

(2)氧化鋯陶瓷基體 以氧化鋯為主要成分的陶瓷稱為氧化鋯陶瓷。氧化鋯密度5.6-5.9g/cm3,熔點2175℃。穩定的氧化鋯陶瓷的比熱容和導熱系數小,韌性好,化學穩定性良好.高溫時具有抗酸性和抗堿性。

氮化物陶瓷基體氮化物陶瓷基體氮化物陶瓷基體氮化物陶瓷基體

(1)氮化硅陶瓷基體

以氮化硅為主要成分的陶瓷稱氮化硅陶瓷,氮化硅陶瓷有兩種形態。此外氮化硅還具有熱膨脹系數低,優異的抗冷熱聚變能力,能耐除氫氟酸外的各種無機酸和堿溶液,還可耐熔融的鉛、錫、鎳、黃鋼、鋁等有色金屬及合金的侵蝕且不粘留這些金屬液。

(2) 氮化硼陶瓷基體

以氮化硼為主要成分的陶瓷稱為氯化硼陶瓷。氮化硼是共價鍵化合物 ,碳化物陶瓷基體碳化物陶瓷基體碳化物陶瓷基體碳化物陶瓷基體 以碳化硅為主要成分的陶瓷稱為碳化硅陶瓷。碳化硅是一種非常硬和抗磨蝕的材料,以熱壓法制造的碳化硅用來作為切割鉆石的刀具。碳化硅還具有優異的抗腐蝕性能,抗氧化性能

(3)碳化硼陶瓷基體

以碳化硼為主要成分的陶瓷稱為碳化硼陶瓷。碳化硼是一種低密度、高熔點、高硬度陶瓷。碳化硼粉末可以通過無壓燒結、熱壓等制備技術形成致密的材料。

 


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