CMC材料
陶瓷基复合材料(CMC)
第四节陶瓷基复合材料（CMC）1.1概述工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点，已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。
与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，使韧性得以大幅度提高。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高，而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。
使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注是介于离子键与共价键之间的混合键。
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。
碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤维之一。
碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另一种增强体为晶须。
晶须为具有一定长径比(直径o 3。
1ym，长30—lMy”)的小单晶体。
从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷，而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨氏模量)，这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o．2Z。
3陶瓷基复合材料(CMC)
三、陶瓷基复合材料的界面和界面设计
1、界面的粘结形式 （1）机械结合 （2）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原 子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是 具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的结合， 但通常是脆性的。 若增强体与基体在高温时不发生反应，那么在冷却下来时， 陶瓷的收缩大于增强体，由此产生的径向压应力τ与界面剪 切应力στ有关：τ = υ στ ，υ为摩擦系数，一般取0.1~0.6。
图10 - 10
陶瓷基复合材料界面示意图
3、界面性能的改善
为了获得最佳界面结合强度，希望避免界面化学 反应或尽量降低界面的化学反应程度和范围。 实际当中除选择增强剂和基体在制备和材料服役 期间能形成热动力学稳定的界面外，就是纤维表 面涂层处理。包括C、SiC、BN、ZrO2 和SnO2等。 纤维表面涂层处理对纤维还可起到保护作用。纤 维表面双层涂层处理是最常用的方法。其中里面 的涂层以达到键接及滑移的要求，而外部涂层在 较高温度下防止纤维机械性能降解。
纤维增韧
SiC/硼硅玻璃 SiC/
SiC/锂铝硅玻璃 SiC/
铝
钢
8 ~10
15~25
15~25
33~44
44~66
裂纹尺寸 大小, µm
131~204
二、陶瓷基复合材料的制备工艺 1、粉末冶金法 原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧 剂）→ 均匀混合（球磨、超声等）→ 冷压 成形 → （热压）烧结。 关键是均匀混合和烧结过程防止体积收缩 而产生裂纹。
8、其它方法
2）原位复合法 利用化学反应生成增强组元—晶须或高长径比晶体 来增强陶瓷基体的工艺称为原位复合法。 其关键是在陶瓷基体中均匀加入可生成晶须的元素 或化合物，控制其生长条件使在基体致密化过程中 在原位同时生长出晶须；或控制烧结工艺，在陶瓷 液相烧结时生长高长径比的晶相，最终形成陶瓷基 复合材料。
羧甲基纤维素钠 膨胀系数
羧甲基纤维素钠膨胀系数
羧甲基纤维素钠（CMC）是一种纤维素醚，常用于食品、药品和化妆品等行业中作为增稠剂、稳定剂和乳化剂。
它的膨胀系数是指在一定条件下，单位质量的 CMC 吸水后体积的变化率。
羧甲基纤维素钠的膨胀系数会受到多种因素的影响，包括：
1. 分子量：CMC 的分子量越大，其膨胀系数通常越低。
2. 取代度：CMC 的取代度越高，其膨胀系数通常越高。
3. 溶液浓度：CMC 在溶液中的浓度越高，其膨胀系数通常越低。
4. pH 值：CMC 在酸性条件下的膨胀系数通常较低，而在碱性条件下的膨胀系数通常较高。
5. 温度：CMC 的膨胀系数通常随着温度的升高而增加。
需要注意的是，不同来源和牌号的 CMC 可能具有不同的膨胀系数。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的 CMC，并根据产品说明书或相关研究数据来确定其膨胀系数。
总之，羧甲基纤维素钠的膨胀系数是一个重要的物理性质，它受到多种因素的影响。
了解这些因素可以帮助我们更好地选择和应用 CMC，以满足不同产品的需求。
CMC的工艺流程
CMC的工艺流程CMC是一种新型的复合材料，由陶瓷纤维和高分子树脂组成。
其高强度、耐磨损和耐高温的特性使其在航空航天、能源和汽车等领域得到广泛应用。
下面将介绍CMC的工艺流程。
首先，制备CMC的首要步骤是选择适当的陶瓷纤维和树脂。
常用的陶瓷纤维有碳化硅纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等，树脂主要是热固性树脂如环氧树脂。
这些材料的选择要考虑到使用环境和性能需求。
接下来，将陶瓷纤维与树脂进行混合。
在此过程中，需要保持纤维的连续性，以确保最终制品的强度和韧性。
混合过程中还可以添加颜料或其他添加剂来改善材料的特性。
混合完成后，将混合物加热进行预压。
预压的目的是将混合物压缩成所需的形状，并排除空气和杂质。
预压通常在加热和压力条件下进行，以确保树脂固化的同时使混合物保持形状。
在预压完成后，将制得的预制件进行模具成型。
模具成型是将预制件加入到模具中，使其获得最终的形状和尺寸。
这一步骤要求精确控制温度、压力和时间，以确保成型的CMC符合规定的要求。
模具成型完成后，进行固化处理。
固化是将树脂完全固化，以获得CMC的最终性能。
固化过程可以使用热固性树脂的热固化方式，也可以使用辐射或化学处理。
固化后，CMC将具有良好的强度和耐磨损性能。
固化完成后，还需要进行加工处理。
加工是将CMC成品进行修整和整理，以满足特定的要求。
常见的加工方法包括机械加工、切割和打磨等。
加工的目的是使CMC的外形和尺寸满足设计要求，并且需要保持其特有的性能特点。
最后，对CMC进行表面处理。
表面处理是为了提高CMC的耐蚀性和耐磨损性能。
可以选择不同的方法，如涂层、镀金和阳极氧化等，以改善CMC的表面性能。
以上就是CMC的工艺流程。
通过选择合适的材料，混合、预压、成型、固化、加工和表面处理等步骤，可以生产出高性能的CMC制品。
CMC在航空航天、能源和汽车等领域的应用前景广阔，将为人类社会的进步做出重要贡献。
陶瓷基复合材料(CMC)
第四节陶瓷基复合材料（CMC）1.1概述工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点，已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。
与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，使韧性得以大幅度提高。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高，而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。
使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注是介于离子键与共价键之间的混合键。
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。
碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤维之一。
碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另一种增强体为晶须。
晶须为具有一定长径比(直径o 3。
1ym，长30—lMy”)的小单晶体。
从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷，而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨氏模量)，这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o．2Z。
陶瓷基复合材料（CMC）
陶瓷基复合材料（CMC）第四节陶瓷基复合材料（CMC）1.1概述⼯程中陶瓷以特种陶瓷应⽤为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度⾼以及耐腐蚀件好等特点，已⼴泛⽤于制做剪⼑、⽹球拍及⼯业上的切削⼑具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最⼤的缺点是脆性⼤、抗热震性能差。
与⾦属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要⽬的之⼀就是提⾼陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了⼤量的断裂能量，使韧性得以⼤幅度提⾼。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺⼨⼤⼩的⽐较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
⽆论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较⼤提⾼，⽽且也使临界裂纹尺⼨增⼤。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是⼀种包括范围很⼴的材料，属于⽆机化合物纳构远⽐⾦属与合⾦复杂得多。
使⽤最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐⾼温、耐腐蚀、⾼强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注是介于离⼦键与共价键之间的混合键。
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
从⼏何尺⼨上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。
碳纤维是⽤来制造陶瓷基复合材料最常⽤的纤维之⼀。
碳纤维主要⽤在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进⾏有效的保护以防⽌它在空⽓中或氧化性⽓氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常⽤纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另⼀种增强体为晶须。
晶须为具有⼀定长径⽐(直径o 3。
1ym，长30—lMy”)的⼩单晶体。
从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表⾯损伤等⼀类缺陷，⽽这些缺陷正是⼤块晶体中⼤量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨⽒模量)，这已⾮常接近⼗理论上的理想拉伸强度o．2Z。
CMC详述——精选推荐
CMC化工产品简介CMC (中文名：羧甲基纤维素钠，英文名：Carboxyl methyl Cellulose，简称CMC)产品名称：CMC产品类别：原材料及辅料系列--辅料系列详细说明：CMC是一种重要的纤维素醚，是天然纤维经过化学改性后所获得的一种水溶性好的聚阴离子纤维素化合物，易溶于冷热水。
它具有乳化分散剂、固体分散性、不易腐蚀、生理上无害等不同寻常的和极有价值的综合物理、化学性质，是一种用途广泛的天然高分子衍生物。
CMC为白色或微黄色粉末、粒状或纤维状固体，无臭、无味、无毒。
CMC具有增稠、分散、悬浮、粘合、成膜、保护胶体和保护水分等优良性能，广泛应用于食品、医药、牙膏等行业。
CMC是一种大分子化学物质，能够吸水膨胀，在水中溶胀时，可以形成透明的粘稠胶液，在酸碱度方面表现为中性。
固体CMC对光及室温均较稳定，在干燥的环境中，可以长期保存。
CMC的优越性能如：增稠性、保水性、代谢惰性、成膜成形性、分散稳定性等，可用作增稠剂、保水剂、粘合剂、润滑剂、乳化剂、助悬浮剂、药片基质、生物基质和生物制品载体等。
CMC的生产工艺和反应原理CMC 的主要化学反应是纤维素和碱生成碱纤维素的碱化反应以及碱纤维素和一氯乙酸的[1]反应。
第一步:碱化: [C6H7O2(OH) 3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O第二步:醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ] n + nNaClCMC的溶解性CMC是一种天然的亲水物质，CMC颗粒分散在水中，会马上溶胀然后溶解。
1、在搅拌情况下，徐徐加入CMC，可加速溶解；2、在加热情况下，分散加入CMC，可提高溶解速度，但加热温度不宜过高，适宜范围50°C-60°C；3、在和其它物料混合使用时，先进行固体混合，然后再溶解，溶解速度亦可提高；4、在加入一种与CMC不相溶的但能和水相溶的有机溶剂如乙醇、甘油等，然后再溶解，溶解速度将很快。
cmc 密度
cmc 密度
首先，需要明确的是，CMC是指羧甲基纤维素钠，是一种无毒无害的高分子化合物，在化妆品、食品、医药等众多领域得到广泛应用。
而密度是指物质单位体积的质量，是一种物理性质。
在这里，我们探讨一下CMC的密度特性。
CMC的密度随着溶液浓度的增加而增加，因为溶液浓度越高，分子之间的相互作用力越强，分子紧密堆积的程度也就越高，所以单位体积中的分子数就增加了，密度也就随之增加。
此外，CMC的密度还与温度、pH值、溶剂等因素有一定的关系。
例如，温度升高会导致分子速度增加、间距缩小，从而密度增加；而酸碱度、溶剂种类等都会对CMC的分子结构产生影响，进而影响密度的大小。
需要指出的是，因为CMC的分子量较大，所以其密度相对较小，一般在0.5-1.2 g/cm³之间。
具体数值的大小还需视具体情况而定，如溶液浓度、温度等因素都会对密度的测量结果产生影响。
总的来说，CMC的密度是其重要的物理性质之一，能反映出其分子间
相互作用力、分子结构特征等信息，对于其应用领域的研究和应用有一定的意义。