晶须增韧陶瓷复合材料研究进展.doc

晶须增韧陶瓷复合材料研究进展.doc晶须增韧陶瓷复合材料研究进展芦珊(学号07093095)电力系统及其自动化09・1班信息与电气工程学院摘要综述了晶须增韧陶瓷复合材料的制备方法和分类;讨论了晶须陶瓷基复合材料的性能以及晶须参数对陶瓷材料力学性能、耐磨性、蠕变性能等方面的影响;并对陶瓷基复合材料晶须在陶瓷材料屮的应用、存在的问题及研究的发展趋势等作以介绍。关键字晶须增韧晶须参数耐磨性蠕变性陶瓷1・引言陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异特性,但存在脆性大、易断裂的缺点,从而限制了其实际应用范围,因此改善陶瓷材料的脆性、增犬强度、提高其在实际应用屮的可靠性成为其能否广泛应用的关键。陶瓷材料的韧性可以通过晶须、纤维增韧,颗粒弥散增韧和相变增韧等机理增强。晶须增韧陶瓷基复合材料被认为是能解决高温应用的有效措施,H前该材料已商业化并应用于切削刀具、耐磨零件、宇航和军用器件等。[1]晶须是具有近似规整截面,其截面积小于4〜10cm2,长径比在5〜1000,甚至更高,且内、外结构几乎完整的一•类单晶纤维材料。R前应用较多的是Si・C晶须陶瓷基复合材料。:要有2种方法:(1)外加晶须法:即通过晶须分散、晶须与基体混合、成形、再经锻烧制得增韧陶瓷如加入到氧化物、碳化物、氮化物等基体中得到增韧陶瓷复合材料,此法H前较为普遍;(2)原位牛长晶须法:将陶瓷基体粉末和晶须牛长助剂等直接混合成形,在一定的条件下原位合成晶须,同时制备出含有该晶须的陶瓷复合材料,这种方法尚未成熟,有待进一步探索。[2]制备过程主要有三个:晶须的分散、成型和烧结。•以下过程:(1)酸洗清理。对晶须进行酸洗清理或热处理,可改变其表而的氧含量,从而影响晶须/基体界而的性质。(2)晶须的过筛与分选。晶须的过筛有两种效果:意识将紧密粘结在一•起而又不易分离的晶须团聚体或夹杂物除去:二是是晶须的尺寸大小控制在一定范围内。[3]:半干法成型、注浆成型、流延成型、注射成型、挤出成型和轧模成型。。231无压烧结相对热压和热等静压烧结烧结温度高、工艺复杂、设备造价高等缺陷,无压烧结在含有添加剂的情况下具有烧结温度低、工艺简单、设备造价低等优点。在Si-C晶须增强的陶瓷复合材料在没有添加烧结助剂的情况下,实现了碳化硅晶须增强错莫來石复合材料的常压烧结,碳化硅晶须的添加明显提高了错莫来石材料的力学性能,实现了良好的物理化学匹配。[4]232压力辅助烧结压力辅助烧结主要有热压烧结、热等静压烧结、和等离子体放电烧结。热等静压烧结热等静压(HIP)工艺具有降低烧结温度、抑制晶粒长人、减少添加剂含量等优点,这主要是由于HIP烧结过程屮,作用于样品表面各向均衡的压力,既能促进致密化过程,又能抑制晶粒的长大,因而更有利于改善材料的性能。[5]热压烧结是通过同吋的高温和压力作用克服晶须的架桥效应,晶须含量可达到60%,致密度可达到理论密度的95%[2]o热等静压与热压烧结工艺相比,具有一定程度上降低烧结温度的优点,但存在烧结工艺更加复杂、设备造价更高、不能进行大件制詁烧结等缺陷,故在实际牛产屮应用有限。化学气相渗透(CVI)法传统的晶须增强陶瓷基复合材料使用烧结助剂来烧结,但是高温时低溶相的存在