陶瓷基复合材料
5 陶瓷基复合材料的发展趋势
复合材料所面临的问题是:怎样把不同的材料有效地结合起来使某些性能得到加强,同时又把成本控制在市场可接受的范围。目前,只有少数CMC达到实际应用的水平,大多数尚处于实验室研究阶段,但从其具有的优异性能和研究状况来看,CMC有着非常广阔的应用前景。因而,对CMC的未来发展趋势作一预测是非常有必要和有意义的。
(1)为了保证陶瓷基复合材料性能的可靠,除了从工艺上尽量保证陶瓷基复合材料的均一性及完整性之外,对材料性能的准确评价也是一个很重要的问题。因此,无损探伤是一项急待开展的工作。
(2)由宏观复合形式向微观复合形式发展。目前应用最多的CMC是纤维、晶须补强复合材料,补强剂尺寸较大,属于宏观复合。所谓微观复合就是均质材料在加工过程中内部析出补强剂(晶体)与剩余基体构成的原位复合材料,或用纳米级补强剂补强的纳米复合材料。
(3)由结构复合向结构功能一体化方向发展。到目前为止,研究的陶瓷基复合材料基本上是结构复合型材料。将逐步向结构功能一体化方向发展,也就是复合材料既能满足力学性能的要求,同时还具有其他物理、化学和电学性能。
(4)从一元补强、双元混杂复合向多元混杂方向发展。用纤维、晶须或颗粒补强剂的陶瓷复合材料己经取得良好的效果,同时二种补强剂双元混杂的复合材料也取得了一定进展,将会向多元混杂的方向发展。比如在混杂的纤维补强剂中还可以加入颗粒填料,二种以上的纳米颗粒同时弥散的复合材料,多元混杂有可能制备出超强度、超韧性的高性能陶瓷材料。
(5)由复合材料的常规设计向电子计算机辅助设计发展。 参考文献
[1] 张长瑞,郝元恺,等.陶瓷基复合材料[M].长沙:国防科技大学出版社,2001:1.
[2] 周洋,袁广江,徐荣九,等.高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望[J].硅酸盐通报,2001(4):31.
[3] 杜善义,韩杰才,李文芳,等.陶瓷基复合材料的发展及在航空宇航器上的应用前景[J].宇航材料工艺,1991(5):1.
[4] Brennan J J et al.High temperature mechanical properties of advanced ceramic fibers. J.
10
陶瓷基复合材料
Mater Sci, 1982,17(8):2371~2378.
[5] Guo J et al.High temperatute ceramic matrix composites.J.Mater Sci, 1982, 17: 3611~3615.
[6] Alis Fakeed.Boron nitride interphase in ceramic matrix composites. Am Ceram Soc Bull,1987, 66 (2): 353~358.
[7] 张振东,庞来学.陶瓷基复合材料的强韧性研究进展[J].江苏陶瓷,2006,39(3):8-121. [8] 赫元恺,肖加余.高性能复合材料学[M]1北京:化学工业出版社,2004.
[9] 李专,肖鹏,熊翔.连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展[J].粉末冶金材料科学与工程,2007,12(1):13-191.
[10] 韩桂芳,张立同,成来飞等.二维石英纤维增多孔Si3N4-SiO2基复合材料的制备及其力学性能[J].复合材料学报,2007,24(1):91-961.
[11] 尹洪峰,徐永东,成来飞等.连续碳纤维增韧SiC复合材料的制备与性能研究[J].硅酸盐学报,2000,28(5):437-4401.
[12] Marra,et al1 Fiber reinforced composites having an aluminum phosphate bonded matrix [J]. USA:63099,2001-10-301.
[13] Barry A B1Processing and properties of ni-calon-reinforced zirconium phosphate composites [J].Advances in Ceramic Matrix Composites?,1999.
[14] 吕珺,郑治祥,金志浩等.晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的抗热震性能[J].材料工程,2000,(12):15-181.
[15] 黄政人等.碳化硅晶须补强莫来石复合材料的SPS烧结致密化研究[J].陶瓷学报,2001,(5):115-120.
[16] 王双喜,雷廷权,林光甬等.碳化硅晶须增强氧化锆复相陶瓷材料的组织观察[J].中国陶瓷,1998,34(2):9-121.
[17] 陈尔凡,赫春功,李素莲等.晶须增韧陶瓷复合材料[J].化工新型材料,2006,34(5):1-41. [18] Becher P F, Hsueh C H1Toughening behavior in whisker reinforced ceramic matrix composites [J].J Am1Ceram1Soc,1988,71(12):1056-1061.
[19] 闫洪,窦明民,李和平.二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用[J].陶瓷学报,2000,21(1):46-501.
[20] 王俊尉.ZrO2陶瓷的强韧化技术[J].化工新型材料,2005,33(4):33-351.
[21] 赫春成,崔作林,尹衍升等.颗粒增韧陶瓷的研究进展[J].材料导报,2002,16(2):28-301.
11
陶瓷基复合材料
[22] W.H.Tuan.Toughening alumina with nickel alumin-ide inclusions[J].Journal of the European ceramic society,2000,(20):895 -899.
[23] Niihara K.New design concepts of structural ceramic nano composites [J].J.Ceramic1Soc.Jpn.,1991,99(10):974-9771.
[24] 闫联生,余惠琴,宋麦丽等.纳米陶瓷复合材料研究进展[J].宇航材料工艺,2003,(1):6-91.
[25] 周曦亚,方培育.自增韧陶瓷复合材料的研究[J].中国陶瓷,2003,39(6):30-321. [26] 刘光华等.自增韧a-sialon陶瓷的研究进展[J].硅酸盐学报,2003,31(3):292-2951. [27] 周曦亚.复合材料.北京:化学工业出版社,2005.56-62.
[28] 李顺林.王兴业.复合材料结构设计基础.武汉:武汉工业大学出版社,1993.150-180. [29] Laurel M S.SiC/SiC composites ceramics.Am Ceram Soc Bull,1990, 69 (4): 666~673.
[30] Rangarjan S. Processing,physical and thermal properties of blackglass matrix composites reinforced with Nextel fabric[J]. J. Mater. Sci., 1999,34(9):515~533.
[31] Leung R Y,Porter W D.Curing and pyrolysis of Blackglas resins and composites[J]. Ceram. Eng. Sci. Proc.,1996,17(4):386~399.
[32] Danko G A,Silberglitt R, Colombo P. Comparison of microwave hybrid and conventional heationg of preceramic polymers to form silicom carbide and silicon oxycarbide ceramics[J]. J. Am. Ceram. Soc., 2000,83(7):1671~1625.
[33] Pivin J C,Colombo P. Cramie coatings by ion imadistion of palycarbosilanes and polysilaxanes part I. convertion mechanism[J]. J. Mater. Sci.,1997,32(3):6163~6173.
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