第六章4陶瓷复合材料ppt陶瓷复合材料.ppt

陶瓷复合材料 主要内容 　概述 　颗粒弥散陶瓷基复合材料 　晶须强韧化陶瓷基复合材料 　纤维增强陶瓷基复合材料 　纳米复合材料 陶瓷基复合材料用增强体分类 增强材料 * * ——是指材料中的连续相（基体）为陶瓷的复合材料。 陶瓷基复合材料种类 功能陶瓷--利用材料的电、磁、声、光、热、化学性能与力学性能及其耦合效应，实现某种使用功能的精细陶瓷。包括半导体材料、敏感材料(热敏、压敏、气敏、光敏、湿敏陶瓷等）、绝缘材料（含高导热绝缘材料）、高温超导材料等。 结构陶瓷--主要是指发挥其机械、热、化学等性能的一大类新型陶瓷材料。它可以在许多苛刻的工作环境下服役，因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键，包括各种耐高温、耐腐蚀、耐磨结构材料，如Al2O3、BN、WC等结构用陶瓷材料。 纳米功能陶瓷项链 结构陶瓷柱塞 高温结构陶瓷件 远红外负离子纳米功能陶瓷粉保健自发热 护踝 陶瓷材料复合化的目的 　功能陶瓷—主要是为了获得某些新的功能。 　结构陶瓷—为了提高材料的强度、韧性等力学性能，或耐热、耐蚀性能。 用作陶瓷基复合材料的强化材料 　各种陶瓷颗粒、晶须、纤维及某些金属纤维。 陶瓷复合材料的应用 　陶瓷材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀、耐高温等一系列优点，受到广泛的关注与重视。 　陶瓷复合材料主要应用在耐磨、耐蚀、耐高温以及对于强度、比强度、质量有较为特殊要求的材料等方面。作为高温结构件的陶瓷复合材料，较为成功的应用实例是轿车发动机涡轮增压器用转子材料（Si3N4基复合材料），其工作温度为900℃，最高转速达每分钟十几万转。 Si3N4基复合材料的另一典型应用是耐磨材料，如耐磨轴承、刀具等。 氧化锆耐腐蚀陶瓷轴承 超硬超耐磨立方氮化硼刀具，陶瓷刀具 陶瓷复合材料的韧化机制 韧化机制 防护机制 非防护机制 偏转机制 弯曲机制 桥梁机制 非桥梁机制 陶瓷复合材料的韧化机制 　防护机制——指可以缓和裂纹尖端的应力集中，从而减缓或阻止裂纹的扩展，提高材料韧性的机制。 桥梁机制－强化相直接承受应力作用； 非桥梁机制－以及强化相不直接承受应力，但在裂纹端形成附加应力场。 　非防护机制——指由于强化相的存在，迫使裂纹需要不断改变扩展方向，或使裂纹产生“弯曲”（类似于颗粒对位错的钉扎作用），使得其扩展需要消耗附加能量（即提高了材料的韧性）。主要有偏转机制和弯曲机制。 陶瓷基复合材料的制备方法 　粉末烧结法、气相析出法、有机高分子材料合成法、液态基体复合法、自蔓延燃烧合成法、等离子体喷射法以及电解析出法等几大类。 增强纤维 晶须 陶瓷片状晶体与硬质颗粒 陶瓷纤维有SiC、 SiN、 Al2O3纤维 增强纤维 金属纤维有Ta、Mo、W、Ni等纤维 碳纤维：有机高分子系和沥青系。 指直径在0.1～2um、长径比L/D在10以上的单晶体短纤维。主要是陶瓷晶须，如SiC晶须、NbC晶须、磷酸钙晶须。金属晶须和高分晶须的研究和使用报导还比较少。 晶须 片状陶瓷晶体又称晶片，主要有SiC晶片和Al2O3晶片。 陶瓷片状晶体与硬质颗粒 颗粒弥散陶瓷基复合材料 复合材料的增强增韧体，在颗粒增强复合材料中一般为第二相，或者弥散相。 可用于陶瓷复合材料增强体的弥散颗粒相主要有SiC、Al2O3、TiC、 TiN、BN等硬质陶瓷相以及Fe、Co、Ni等金属及其合金等延性相。 基体材料主要有SiC、Al2O3、ZrO2、Si3N4等各种陶瓷材料。 相变增韧陶瓷材料：ZrO2颗粒 颗粒弥散陶瓷基复合材料 硬质颗粒弥散强化陶瓷基复合材料 液相(L) 立方相(C) 四方相(t) 单斜相(m) 2370℃ 1027℃ * * *