复合的成型工艺2浅析.ppt

* 　　CVI工艺的主要缺点就是生产工艺时间较长，生产成本较大。 * 4)溶胶--凝胶法和热解法 　　①溶胶--凝胶法 　　 溶胶--凝胶（Sol-Gel）法是运用胶体化学的方法，将含有金属化合物的溶液，与增强材料混合后反应形成溶胶，溶胶在一定的条件下转化成为凝胶，然后烧结成CMC的一种工艺。 * 　　由于从凝胶转变成陶瓷所需的反应温度要低于传统工艺中的熔融和烧结温度，因此，在制造一些整体的陶瓷构件时，溶胶--凝胶法有较大的优势。 * 　　溶胶---凝胶法与一些传统的制造工艺结合，可以发挥比较好的作用。 　　如在浆料浸渍工艺中，溶胶作为纤维和陶瓷的黏结剂，在随后除去黏结剂的工艺中，溶胶经烧结后变成了与陶瓷基相同的材料，有效地减少了复合材料的孔隙率。 * ②热解法 　　热解(Pyrolysis)法就是使聚合物先驱体热解形成陶瓷基复合材料的方法。 * 　　如由聚碳硅烷生产SiC陶瓷基复合材料中，聚合物一般在热解过程中有较高的陶瓷产量、低的收缩、好的机械性能，同时聚合物本身容易制备。 　　聚合物热解法可用来生产SiCf/SiC和Si3N4f/SiC等陶瓷基复合材料。 * 　　溶胶--凝胶法和热解法生产CMC的优点： 　　①、容易控制复合材料的组分，无论是溶胶还是聚合物先驱体都比较容易渗透到纤维中； 　　 ②、最后成型时的温度较低。 * 溶胶--凝胶法和热解法生产CMC的缺点： ①、在烧结时会产生较大的收缩； ②、收率较低。 * 温度/ ℃ 压力 / M Pa 时间 / min 温度 压力 　　热压各向同性氧化铝纤维增强玻璃陶瓷基复合材料时温度、压力随时间的变化曲线 * 　　浆料浸渍工艺非常适合玻璃或玻璃陶瓷基复合材料，因为它的热压温度低于这些晶体基体材料的熔点。 　　但热压过程中，除了要考虑制品的形状外，还要考虑的因素包括： * 　　①在整个操作过程中，纤维必须经仔细处理，避免损伤纤维表面。 　　②拉力影响浆料浸渍纤维的能力，太强的拉力会导致纤维破坏。 * 　　③在加工过程中，要尽量减少纤维的破坏。因为结晶陶瓷的耐火颗粒在与纤维的机械接触中会损伤纤维，太高的压力也会损伤纤维，还要避免纤维在高温中与基体的反应。 * 　　④浆料的组成是一个重要方面，包括粉体的含量、粉体粒子的大小、黏结剂的种类和含量、溶剂等，它们都对最终复合材料制品的性能有所影响。 * 　　⑤为了减少最终制品的孔隙率，在热压之前，要设法完全除去挥发性黏结剂，使用比纤维直径更小的颗粒状陶瓷基体。 * 　　⑥热压操作非常关键，通常是在一个非常窄的操作温度范围，缩短操作时间可以减少纤维的损坏。 * 　　浆料浸渍工艺可以制得纤维定向排列、低孔隙率、高强度的陶瓷基复合材料。它可以用在C、Al2O3、SiC和Al2O3.SiO2纤维增强玻璃、玻璃陶瓷和氧化物陶瓷的制造工艺中。 　　这种工艺的主要缺点是要求基体有较高的熔点或软化点。 * 　　新的制备技术主要指在20世纪70年代开始发展起来的技术。它包括渗透，直接氧化，以化学反应为基础的CVD、CVI，溶胶--凝胶，聚合物热解，白蔓燃高温合成(SHS)等技术。 (2)新的制备技术 * 1)　渗透法 　　渗透法就是在预制的增强材料坯件中使基体材料以固态、液态或气态的形式渗透制成复合材料。其中，比较常用的是液相渗透。 * 　　渗透法类似于聚合物基复合材料制造技术中，纤维布被液相的树脂渗透后，热压固化。 　　二者的差别就是所用的基体是陶瓷，渗透的温度要高得多。下图是液相渗透工艺示意图。 * 活塞 熔体 预制件 加热棒 液相渗透工艺示意图 * 　　由于熔融的陶瓷具有较高的黏度，为了提高陶瓷对预制增强材料坯件的渗透，通过对增强材料的表面处理，来提高其浸渍性，这种提高渗透主要采用化学反应的方式。　　 * 　　另外，加压和抽真空这两种物理方法也可以被用来提高渗透性。 　　以这种方法生产陶瓷基复合材料的主要优点是制造工艺是一个简单的一步生产过程，可以获得一个均匀的制品。 * 渗透法的主要缺点 　　①如果使用高熔点的陶瓷，就可能在陶瓷和增强材料之间发生化学反应； 　　②陶瓷具有比金属更高的熔融黏度，因此对增强材料的渗透相当困难； * 　　③增强材料和基体在冷却后，由于不同的热膨胀系数会引起收缩产生裂纹。 　　因此，为了避免这种情况，要尽量选用热膨胀系数相近的增强材料和基体。 * 2)直接氧化法(Lanxide法) 　　直接氧化法就是利用熔融金属直接与氧化剂发生氧化反应而制备陶瓷基复合材料的工艺方法。 　　由于它是由Lanxide公司发明的，所以又称为Lanxide法。 * 　　直接氧化法的生产工艺 　　①将增强纤维或纤维预成型件置于熔融金属的下面，并处于空气或其他气氛中，熔融金属中含有镁、硅等一些添加剂。 * 　　②在纤维不断被金属渗