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陶瓷基复合材料简介 复合材料 （按基体类型分类） 聚合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 水泥基复合材料 碳基复合材料 1、陶瓷简介 2、陶瓷基复合材料的基体 3、陶瓷基复合材料的增强体 4、陶瓷基复合材料的应用 5、陶瓷基复合材料的前景展望 1、陶瓷简介 china 昌南 （景德镇） chinaware China 陶器：结构疏松，具有一定吸水率，不透明 瓷器：结构致密，基本不吸水，有一定透光性 炻器：介于两者之间 陶瓷 （按物理性能分类） 1、陶瓷简介 陶瓷 （按概念和用途分类） 传统陶瓷：用粘土、长石、石英等天然原料制成，主要用作建筑、卫生、以及工业用陶瓷. 特种陶瓷：又称精细陶瓷、现代陶瓷，以各种无机非金属化合物为原料制成，具有独特的力学、电学、磁学、光学、化学等性能，主要用于化工、冶金、机械、电子、能源和一些新技术中。 ceremic 1、陶瓷简介 china 结构陶瓷 功能陶瓷 特种陶瓷 陶瓷材料具有高强度、高硬度、低密度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良的性能，但其脆性大的弱点限制了它的广泛应用，陶瓷的韧化问题成为了人们研究的重点。 提高陶瓷韧性的途径主要有以下几个方面： （1）提高陶瓷致密度，减少表面裂纹; （2）细化晶粒; （3）加入具有增韧效果的成分，制成陶瓷基复合材料。 1、陶瓷简介 2、陶瓷基复合材料的基体 （1）氧化物陶瓷基体 （2）氮化物陶瓷基体 （3）碳化物陶瓷基体 （4）玻璃和玻璃陶瓷基体 （5）其他陶瓷基体 （1）氧化物陶瓷基体： 主要有Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷等。 例如ZrO2陶瓷具有高强度、高硬度和高耐化学腐蚀性等，其韧性是陶瓷中最高的，应用其耐磨损性能，可以制作拉丝模、轴承、密封件、医用人造骨骼、汽车发动机的塞顶、缸盖底板和汽缸内衬等 （2）氮化物陶瓷基体： 主要是氮与过渡族金属（如钛、钒、铌、锆、钽和铪）的化合物，还有Si3N4中固溶有铝和氧但仍保持Si3N4结构的氮化物陶瓷。 有Si3N4陶瓷、AlN陶瓷、BN陶瓷等。 2、陶瓷基复合材料的基体 （3）碳化物陶瓷基体： 是硅、钛及其他过渡族金属碳化物的总称。 如SiC陶瓷、ZrC陶瓷、WC陶瓷、TiC陶瓷等。 （4）玻璃和玻璃陶瓷基体： 玻璃基体： 高硅氧玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃等。 （5）其他陶瓷基体： 如硼化物陶瓷、硅化物陶瓷等。 2、陶瓷基复合材料的基体 玻璃陶瓷基体： 在一定条件下，玻璃可以出现结晶，并且在熔点时由于原子有序排列，其体积会突然变小，形成结晶化的玻璃，即玻璃陶瓷。 如铝锂硅酸盐玻璃陶瓷、镁铝硅酸盐玻璃陶瓷等。 3、陶瓷基复合材料的增强体 由于陶瓷基体中加入的增强体主要增强陶瓷的韧性，所以陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。 从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。 （1）长纤维: 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等； 按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向长纤维增强复合材料和多向长纤维增强复合材料。 单向长纤维增强复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大优于其横向性能；另外，许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具有优良的性能，这就要需要多向长纤维增强复合材料。 3、陶瓷基复合材料的增强体 短纤维： 长纤维增韧陶瓷基复合材料虽然性能优越，但它的制备工艺复杂，而且纤维在基体中不易分布均匀。 因此，将长纤维剪短（小于3mm），再与集体粉末混合，经过一定工艺，亦可实现增韧效果。 （2）晶须： 晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径约为0.2~1μm，长度约为几十微米，由于其具有细小组织结构、缺陷少，而具有很高的强度和模量。 常用的有SiC、Al2O3、Si3N4等陶瓷晶须。 （3）颗粒： 从几何尺寸上看，颗粒在各个方向上的长度是大致相同的，一般为几个微米。颗粒的增韧效果不如纤维和晶须，但如果颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适当，仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温性能的改善。 常用的颗粒有SiC、Si3N4等。 3、陶瓷基复合材料的增强体 优点： 耐磨，高硬度，硬度为9，仅次于金刚石(10)，只要不摔至地面、不砍或剁等，正常使用的情况下永远都不需要磨刀； 轻薄锐利，无毛细孔，不会藏污纳垢，易清洗； 非金属铸造不会生锈，切食物无金属味残留等。 4、陶瓷基复合材料的应用 陶瓷刀具： 缺点：