复合材料论文
复合材料论文2篇

复合材料论文2篇复合材料是一种由两种或两种以上不同材料按一定方式组合而成的新材料。
它具有优异的性能和广泛的应用领域,如航空航天、汽车制造、建筑材料等。
本文将介绍两篇与复合材料相关的论文,并从不同角度对其进行分析和评价。
第一篇论文的题目是《复合材料的制备方法及性能研究》。
这篇论文主要探讨了复合材料的制备方法以及复合材料的性能研究。
在制备方法研究方面,研究者采用了多种方法,如层叠法、注塑法和压力法等。
通过对比不同方法的制备工艺和性能表现,研究者发现,不同制备方法对复合材料的性能影响较大,而且不同材料组合也会对复合材料的性能产生重要影响。
在性能研究方面,研究者主要关注了复合材料的力学性能、热学性能、电学性能和化学性能等方面。
力学性能的研究表明,复合材料具有高强度、高模量和低密度的特点,适用于高强度和轻量化的领域。
热学性能的研究发现,复合材料具有良好的导热性能和热膨胀系数,适用于高温和隔热材料。
电学性能的研究显示,复合材料具有优异的导电性能和绝缘性能,适用于电子器件领域。
化学性能的研究表明,复合材料具有优异的耐腐蚀性能和耐化学试剂性能,可以应用于化学工业和制药工业等领域。
综上所述,《复合材料的制备方法及性能研究》这篇论文通过对复合材料的制备方法和性能研究进行全面深入的探讨,拓宽了复合材料研究的视野,为复合材料的应用和发展提供了重要的理论依据和技术支持。
第二篇论文的题目是《复合材料在航空航天领域的应用研究》。
这篇论文着重研究了复合材料在航空航天领域的应用。
航空航天领域对材料的要求非常高,需要具备较高的强度、刚度和耐热性。
传统的金属材料在这些方面存在一定的局限性,而复合材料正是满足这些要求的理想选择。
研究者在论文中详细阐述了复合材料在航空航天领域的两个关键应用:飞机结构和航天器热控制。
在飞机结构方面,研究者通过对比传统金属结构和复合材料结构的性能,发现复合材料具有更高的强度和刚度,并且重量更轻,能够显著降低飞机燃油消耗。
碳纤维复合材料论文复合材料论文

碳纤维复合材料论文复合材料论文:我国碳纤维增强复合材料的市场状况【摘要】碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料,具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点,在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。
文章通过对碳纤维在行业中的广泛应用及现状分析,对国内碳纤维复合材料市场的问题与前景进行了探讨。
【关键词】碳纤维复合材料;体育休闲用品;结构加固工程一、我国CFRP体育休闲用品的发展情况我国在八十年代初开始研制CFRP体育运动器材。
1983哈尔滨玻璃钢研究所研制的CFRP羽毛球拍,1987年研制成功碳纤维/玻璃纤维混杂增强环氧树脂的蜂窝夹层结构四人皮艇。
八十年代中期,由于中国的改革开放政策和劳动力低廉等原因,台湾逐步把劳动力密集,污染严重的CFRP体育器材制造业转往大陆沿海地区。
例如,台湾80%的高尔夫球杆、40.50%的网球拍、羽毛球拍,60%以上的自行车架制造业转移到深圳、东莞、福州和厦门等地;一些发达国家也把该种体育器材制造业转来中国。
例如,韩国把其大部分CFRP钓鱼杆制造业转来中国天津、威海和宁波等地。
据统计,2002年国产CFRP钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍、自行车等已分别占到世界同类产品产量的60%、60%、75%、65%。
这些CFRP体育休闲用品所消耗的CF量,约占当年世界CF消耗总量的16%。
然而,由于国际CFRP体育休闲用品已处于饱和状态,今后这方面产品将基本上处于稳定状态,年增长速度大体在1%左右。
二、结构加固工程已成为CFRP产业新的增长点中国从1997年开始从国外引入CFRP加固混凝土结构技术,并开始进行相关研究,由于其巨大的技术优势,在短短的时间内很快形成研究和工程应用的热点。
目前国内已有国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、清华大学、东南大学、天津大学、北京航空航天大学、北京化工大学、中国建筑科学研究院等数十个高校和科研院所先后开展了CF加固建筑结构的研究,已完成多项研究课颗,发表研究论文100多篇。
复合材料论文

复合材料论文复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑领域等。
本文将从复合材料的定义、分类、制备工艺以及应用领域等方面进行探讨。
首先,复合材料的定义是指由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能。
复合材料的组合可以是有机与无机材料的组合,也可以是不同种类的有机材料的组合,如树脂与纤维的组合。
由于复合材料具有优异的性能,如高强度、高刚度、耐腐蚀等特点,因此在航空航天、汽车制造、建筑领域有着广泛的应用。
其次,复合材料可以根据其组成材料的性质和相互作用的方式进行分类。
按照组成材料的性质,可以将复合材料分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层合复合材料。
而根据相互作用的方式,又可以将复合材料分为增强相和基体相。
不同种类的复合材料具有不同的特点和应用领域,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
复合材料的制备工艺主要包括预浸料法、手工层叠法、自动层叠法等。
预浸料法是将纤维材料浸渍在树脂基体中,然后在模具中进行成型。
手工层叠法是将预先浸渍好的纤维层手工层叠在一起,再进行固化成型。
自动层叠法则是利用机械设备进行自动层叠和成型。
不同的制备工艺适用于不同的复合材料,选择合适的制备工艺可以提高复合材料的生产效率和质量。
最后,复合材料在航空航天、汽车制造、建筑领域有着广泛的应用。
在航空航天领域,复合材料可以用于制造飞机机身、发动机部件等,能够减轻飞机的重量,提高飞行性能。
在汽车制造领域,复合材料可以用于制造车身、悬挂系统等部件,能够提高汽车的安全性和燃油经济性。
在建筑领域,复合材料可以用于制造建筑结构材料、装饰材料等,能够提高建筑的耐久性和美观性。
综上所述,复合材料具有优良的综合性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑领域。
通过对复合材料的定义、分类、制备工艺以及应用领域的探讨,可以更好地了解复合材料的特点和应用前景。
希望本文能够为复合材料的研究和应用提供一定的参考价值。
复合材料研究及其应用毕业论文

复合材料研究及其应用毕业论文目录第1章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 复合材料的定义 (1)第2章复合材料的性能及分类 (4)2.1 复合材料的特点 (4)2.2 复合材料的命名 (5)2.3 复合材料的分类 (5)2.4 复合材料的基本性能 (9)2.5 聚合物基体的性能特点 (9)2.6 界面 (1)第3章关于复合材料的发展前景 (13)3.1 复合材料的前景分析 (13)3.2 复合材料的发展方向 (13)第4章我国复合材料工业的发展概况 (18)4.1 发达国家对复合材料的研究发展方向 (18)4.2 我国对复合材料的研究发展方向及其成果 (18)4.3 技术与产品开发取得的重大进步 (18)4.4 我国复合材料的发展潜力和热点 (18)参考文献 (27)致谢 (28)第1章引言1.1 概述复合材料技术是一门应用性很强的新技术,但应用的实践中也发现复合材料的成本较高,特别是制造成本较高,形成了其进一步发展应用的主要障碍。
有鉴于此,该问题引起了世界各国的普遍重视,以美国为首的西方发达国家纷纷制定了低成本的复合材料发展研究计划,并认真执行,现已取得了明显效果。
复合材料技术发展的低成本化乃是当今世界复合材料技术发展的核心问题。
1.2 复合材料的定义要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难的。
概括前人的观点,有两种偏重考虑:复合后材料的性能和复合材料的结构。
1.2.1 偏重于考虑复合后材料的性能(1)复合材料是由两种或更多的组分材料结合在一起,复合后的整体性能应超过各组分材料,保留了所期望的性能(高强度、刚度、轻的重量),抑制了所不期望的特性(低延性)。
(2)复合材料是多功能的材料系统,它们可提供任何单一材料所无法获得的特性;它们是由两种或多种成分不同,性质不同,有时形状也不同的相容性材料,以物理形式结合而成的。
1.2.2 偏重于考虑复合材料的结构诸如:(1)复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的材料。
碳纤维复合材料论文

碳纤维复合材料论文导言碳纤维复合材料(CFRP)是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。
随着科技的进步,CFRP在航空航天、汽车工业、体育用品等领域中得到了广泛的应用。
本论文将就CFRP的制备方法、性能特点以及应用前景进行详细探讨。
1. CFRP的制备方法CFRP的制备方法通常包括纺丝、预浸料、固化和成型四个步骤。
1.1 碳纤维纺丝碳纤维是由多个碳纤维丝束组成的。
纺丝过程中,先将碳纤维丝束在高温下拉伸,然后进行表面处理,以增加纤维与树脂的粘合性能。
1.2 预浸料制备预浸料是将纺丝得到的碳纤维与树脂基体进行浸渍得到的材料。
树脂基体一般采用环氧树脂。
预浸料制备过程中需要控制纤维的含量、纤维间的排列方式以及树脂的渗透性。
1.3 固化固化是指通过加热或加压将树脂基体中的单体或低分子量聚合物转变为高分子量聚合物的过程。
固化可以提高CFRP的强度和刚度。
1.4 成型成型是将固化后的预浸料经过特定形状的模具加热或加压成型,得到最终的CFRP产品。
2. CFRP的性能特点CFRP具有许多优良的性能特点,使其成为许多领域的首选材料。
2.1 高强度和高刚度相比于传统的金属材料,CFRP具有更高的强度和刚度。
其拉伸强度可以达到2000 MPa,弹性模量可以达到150 GPa以上。
2.2 轻质CFRP的密度大约为1.6 g/cm³,相比于钢材(7.8 g/cm³)和铝材(2.7g/cm³),CFRP具有更轻的重量优势。
2.3 抗腐蚀性由于CFRP的主要组成部分是碳纤维和树脂基体,它具有优良的抗腐蚀性能,不易受潮湿环境、化学物质和气候变化的影响。
2.4 热稳定性CFRP具有较高的热稳定性,可以在高温环境下长期使用而不发生形变或脆化。
2.5 高耐疲劳性由于CFRP的高强度和高刚度,它具有出色的耐疲劳性能,适用于长期受到重复加载的应用场景。
3. CFRP的应用前景随着CFRP技术的不断发展,其在各个领域的应用前景十分广阔。
复合材料发展应用研究论文

复合材料发展应用研究论文随着经济和科技的快速发展,复合材料作为一种极具前景、高性能的新型材料,已广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、医疗、电子、军工等领域,无论在军事、民用领域都有巨大的应用潜力。
因此,复合材料的研究和应用一直是人们关注和追求的方向之一。
复合材料是由两种或两种以上不同材料按照一定比例或方式组合而成的新材料。
如玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、陶瓷基复合材料等。
与单一材料相比,复合材料具有许多优异性能,如高强度、高模量、高耐腐蚀性、高温性、低密度等,而且还能具有特殊的电、磁、光、导、声等性能,因此使用领域非常广泛。
复合材料的发展史与人类文明的演进过程密不可分。
最早可以追溯到人类文明起源时期,人类就采用了一些简单的复合材料来增强自己的工具、武器等。
到了现代,深海和空间探索、医学和生物学的发展提出了更高的要求,使得复合材料发展的速度大大加快。
以航空航天领域为例,在20世纪末21世纪初的一段时间里,以碳纤维为代表的大型复合材料结构件已广泛应用于各种高性能飞机和航天器中。
值得一提的是,近年来,通过结合计算机辅助设计及先进复合加工技术(包括纤维张力成形技术、复合材料智能成型、树脂传递成型等),国内外相关研究机构和工程技术人员已逐步发展出一批高效、高能、低成本的复合材料工艺技术,使复合材料的制造成本大幅降低,生产技术更加成熟。
同时,为改善复合材料的适用性,层压、层间固化等加工工艺得到了大量研究和优化。
同时,一些优化材料在耐腐蚀性催化剂、新型电池电解质、传感器智能材料和光学成像材料等领域也得到了广泛应用。
然而,尽管复合材料具有如此优越性能,但是在实际应用中,还需要解决一些问题和挑战。
其中,复合材料的制造和应用技术需要得到进一步提高和优化。
特别是针对复合材料量产这个计划还面临着高可靠性、高质量、高成本、高效率和重要度的严峻考验。
同时,生产许可证、技术信誉度和解决版权等法律逐渐成为复合材料制造的重要挑战。
复合材料聚合物基体(3篇)

复合材料聚合物基体(3篇)以下是网友分享的关于复合材料聚合物基体的资料3篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。
复合材料聚合物基体篇一聚合物基复合材料摘要首先大概介绍了聚合物基复合材料,然后介绍了该复合材料的基体有热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体,最后介绍了聚合物基复合材料的制备工艺特点。
正文凡事以聚合物为基体的复合材料统称为聚合物基复合材料,因此聚合物基复合材料是一个很大的材料体系。
聚合物基复合材料体系的分类具有多种不同的划分标准,如按增强纤维的种类可分为玻璃纤维增强聚合物基复合材料、碳纤维增强聚合物基复合材料、硼纤维增强聚合物基复合材料、芳纶纤维增强聚合物基复合材料及其他纤维增强聚合物基复合材料。
如按基体材料的性能课分为通用型聚合物基复合材料、耐化学介质腐蚀性聚合物基复合材料、耐高温型聚合物基复合材料、耐阻燃型聚合物基复合材料。
但最能反映聚合物基复合材料本质的则是按聚合物基体的结构形式来分类,聚合物基复合材料可分为热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料及橡胶基复合材料。
聚合物基复合材料是最重要的高分子结构材料之一,它比强度大、比模量大。
例如高模量碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的5倍,喂铝合金的4倍,其比模量喂铝、铜的4倍。
耐疲劳性能好。
金属材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏。
而聚合物基复合材料中,纤维与集体的界面能有效阻止裂纹的扩散,破坏是逐渐发展的破坏前有明显的预兆大多数金属材料的疲劳极限其拉伸强度的30%~50%,而聚合物基复合材料的疲劳极限可达到拉升强度的70%~80%。
减振性好。
复合材料中集体界面有吸震能力,因而振动阻尼高。
耐烧蚀性能好。
因聚合物基复合材料是比热容大,熔化热喝汽化热也大,高温下能吸收大量热能,是良好的耐烧蚀材料。
工艺性好。
制造工艺简单,过载时安全性好。
用于复合材料的聚合物基体课分为热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体。
热固性聚合物(环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂等)通常为分子量脚小的液态或固态预聚体,经加热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固化阶段后,形成不溶不熔的三维网状高分子。
复合材料毕业论文

复合材料毕业论文复合材料毕业论文随着科技的不断进步和工业的快速发展,复合材料作为一种新型材料,逐渐引起了人们的关注和重视。
复合材料由两种或两种以上的材料组成,通过复合工艺制成,具有优异的性能和广泛的应用领域。
本篇文章将从复合材料的定义、分类、制备方法以及应用前景等方面进行探讨。
首先,复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料。
这些材料可以是金属、陶瓷、塑料等,通过复合工艺将它们结合在一起,形成新的材料。
复合材料的组成可以是纤维增强材料和基体材料的组合,也可以是不同种类的纤维增强材料的组合。
复合材料的制备过程需要经过层压、注塑、浸渍等工艺,以保证材料的均匀性和稳定性。
其次,复合材料可以根据其组成和结构进行分类。
最常见的分类方式是根据增强材料的类型进行划分,包括纤维增强复合材料和片层增强复合材料。
纤维增强复合材料是指将纤维材料(如玻璃纤维、碳纤维等)与基体材料(如树脂、金属等)结合在一起制成的材料。
片层增强复合材料则是指将两种或两种以上的材料通过层压工艺结合在一起,形成多层结构的材料。
然后,复合材料的制备方法有多种。
其中,最常用的方法是层压法和注塑法。
层压法是将预先制备好的纤维增强材料和基体材料按照一定的比例叠加在一起,然后通过热压或冷压的方式加固,使其形成坚固的复合材料。
注塑法则是将纤维增强材料和基体材料混合后,通过注塑机将混合物注入模具中,经过加热和冷却后形成所需的复合材料。
最后,复合材料在各个领域都有广泛的应用前景。
在航空航天领域,复合材料可以用于制造飞机的机身、翼面等部件,具有重量轻、强度高的特点,可以提高飞机的性能和燃油效率。
在汽车工业中,复合材料可以用于制造车身和零部件,可以减轻汽车的重量,提高车辆的燃油经济性和安全性。
此外,复合材料还可以应用于建筑、电子、医疗等领域,为各行各业带来更多的发展机遇。
综上所述,复合材料作为一种新型材料,具有广泛的应用前景和发展空间。
通过深入研究和不断创新,我们可以进一步发掘复合材料的潜力,为各个领域的发展做出更大的贡献。
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河南理工大学复合材料论文陶瓷基复合材料的发展状况院 (系): 材料学院专业: 无机非金属材料班级: 材料08-3班学号: 310806010328学生姓名: 赵志龙指导教师: 廖建国 __2011年6月12号陶瓷基复合材料的发展状况摘要:材料是科学技术发展的基础,材料的发展可以推动科学技术的发展,材料主要有金属材料、聚合物材料、无机非金属材料和复合材料四大类。
其中复合材料是是最新发展地来的一大类,发展非常迅速。
最早出现的是宏观复合材料,它复合的组元是肉眼可以看见的,比如混凝土。
随后发展起来的是微观复合材料,它的组元肉眼看不见。
由于复合材料各方面优异的性能,因此得到了广泛的应用。
复合材料对航空、航天事业的影响尤为显著,可以说如果没有复合材料的诞生,就没有今天的飞机、火箭和宇宙飞船等高科技产品。
本文从纤维增强陶瓷基复合材料C/SiC入手,综述了陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite,fCMC)的特殊使用性能、界面增韧机理、制备工艺作了较全面的介绍,并对CMC的的研究现状、未来发展进行了展望。
关键词:陶瓷基复合材料、增强纤维、基体正文一、陶瓷基复合材料的定义与特性陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料(CMC)由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能,是制造推重比10 以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
一方面,它克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点,提高了材料的断裂韧性;另一方面,它保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点。
陶瓷基复合材料的最高使用温度可达1650℃,而密度只有高温合金的70%。
因此,近几十年来,陶瓷基复合材料的研究有了较快发展。
目前CMC 正在航空发动机的高温段的少数零件上作评定性试用。
例如,法国一公司已制造了碳化硅增强碳化硅的发动机调节片,在“幻影”2000 飞机用发动机上试飞。
美国TextronLycoming 公司用碳化硅纤维增强氮化硅复合材料制造了涡轮级间盘的验证件。
美国某公司还研制了玻璃陶瓷基复合材料燃烧室内衬和CMC 涡轮叶片试验件。
国内对陶瓷基复合材料的研究起步相对较晚,从上世纪九十年代后期开始开展对陶瓷基复合材料的研究,取得了一定的成果。
但是不论在材料的制备还是在材料力学性能的研究上相对国外还是有较大的差距。
尤其在材料失效机理、失效模型的研究上还很不完善。
二、陶瓷基复合材料的分类按增强材料形态分类,陶瓷基复合材料可分为颗粒增强陶瓷复合材料、纤维增强陶瓷复合材料、片材增强陶瓷复合材料。
按基体材料分类,陶瓷基复合材料可分为氧化物基陶瓷复合材料、非氧化物基陶瓷复合材料、碳/碳复合材料、微晶玻璃基复合材料。
三、陶瓷基复合材料的界面对材料整体性能的影响界面直接影响复合材料的整体力学性能。
纤维与基体间界面的主要作用有:(1)传递作用:由于纤维是主要的载荷承担者,因此界面必须有足够的结合强度来传递载荷,使纤维承受大部分载荷,在基体与纤维之间起到桥梁作用;(2)阻断作用:当基体裂纹扩展到纤维与基体间界面时,结合适当的界面能够阻止裂纹扩展或使裂纹发生偏转,从而达到调整界面应力,阻止裂纹向纤维内部扩展的效果。
当一垂直于纤维方向的裂纹穿入包埋单根纤维的基体时,随后的破坏机制界面对陶瓷基复合材料力学性能的影响分析可能为:基体断裂、纤维—基体界面脱粘、脱粘后摩擦、纤维断裂、应力重新分布、纤维拔出等。
对陶瓷基复合材料来说,纤维与基体的界面是控制材料性能的关键因素。
因此,研究界面对陶瓷基复合材料的力学性能的影响具有重要意义。
在纤维与基体之间的界面反应将改变材料的界面强度,从而改变材料的性能。
例如:Cf/SiC复合材料的界面反应主要是Si原子向纤维内部的扩散。
戴永耀(音)等研究了Si原子通过Cf/SiC的界面进入碳纤维内部的过程,发现Si的扩散系数为8.2×10-17m2/s 到6×10-16m2/s,扩散自由能为76.9 kJ/mol,温度为900℃~1 300℃时,Si原子为自由态或与C 原子形成SiC。
Kikuchi Shigeru研究结果表明:Si原子在沥青基纤维中的扩散速度远小于在PAN基纤维中的速度。
这个结果也表明沥青基碳纤维更适于制备Cf/SiC复合材料。
为改善陶瓷基复合材料的界面,最简单最有效的方法是通过纤维的表面涂层来实现,其工艺方法同抗氧化涂层。
Hojima Akira发现有B4C涂层的Cf/SiC复合材料在与不加涂层的Cf/SiC复合材料在同样的温度热处理时,Si几乎不扩散入碳纤维内部。
国外对陶瓷基复合材料及其界面的失效模式和失效机理已经作了不少的研究。
按界面模型的几何假设,可以将界面模型分为连续模型和离散模型。
连续模型又分为唯像学模型、半经验失效模型、剪切滞后模型断裂力学模型和连续损伤力学模型等;离散模型可以分为有限元模型、弹簧元模型和统计模型等。
四、陶瓷基复合材料的制备工艺陶瓷基复合材料的制备工艺主要有以下几部分组成:粉体制备、增强体(纤维、晶须)制备和预处理,成型和烧结。
4.1粉体制备粉体的性能直接影响到陶瓷的性能,为了获得性能优良的陶瓷基复合材料,制备出高纯、超细、组分均匀分布和无团聚的粉体是很关键的。
陶瓷粉体的制备主要可分为机械制粉和化学制粉两种。
化学制粉可获得性能优良的高纯、超细、组分均匀的粉体,是一类很有前途的粉体制备方法。
但是这类方法或需要较复杂的设备,或制备工艺要求严格,因而成本也较高。
机械法制备多组分粉体工艺简单、产量大,但得到的粉体组分分布不均匀,特别是当某种组分很少的时候,而且这种方法长会给粉体引入杂质。
除此外,还可用物理法,即用蒸发-凝聚法。
该方法是将金属原料加热到高温,使之汽化,然后急冷,凝聚成分体,该法可制备出超细的金属粉体。
4.2成型有了良好的粉体,成型就成了获得高性能陶瓷复合材料的关键。
坯体在成型中形成的缺陷会在烧成后显著的表现出来。
一般成型后坯体的密度越高则烧成的收缩就越小,制品的尺寸精度越容易控制。
陶瓷材料常用的成型方法有:4.2.1模压成型模压成型是将粉体填充到模具内部,通过单向或者双向加压,将粉料压成所需形状。
4.2.2等静压成型一般等静压成型是指将粉料装入橡胶或塑料等可变形的容器中,密封后放入液压油或者水等流体介质中,加压获得所需坯体。
4.2.3热压铸成型热压铸成型是将粉料与蜡(或其他有机高分子粘合剂)混合后,加热使蜡(或其他有机高分子粘合剂)熔化,是混合料具有一定流动性,然后将混合料加压注入模具,冷却后即可得到致密较结实的坯体。
4.2.4挤压成型挤压成型就是利用压力把具有塑性的粉料通过模具挤出,模具的形状就是成型坯体的形状。
4.2.5轧模成型轧模成型是将加入粘合剂的坯料放入相向滚动的压辊之间,使物料不断受到挤压得到薄膜状坯体的一种成型方法。
4.2.6注浆成型注浆成型是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性,将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆,然后注入多孔模具内(主要为石膏模),水分在被模具(石膏)吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层,脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体。
4.2.7流延法成型一种陶瓷制品的成型方法,首先把粉碎好的粉料与有机塑化剂溶液按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆,料浆从容器同流下,被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上,经干燥、固化后从上剥下成为生坯带的薄膜,然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯带作冲切、层合等加工处理,制成待烧结的毛坯成品。
4.2.8注射成型陶瓷料粉与热塑性树脂等有机溶剂在注塑机加热料筒中塑化后,由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的加工方法。
4.2.9泥浆渗透法泥浆渗透法是先将陶瓷基体坯料制成泥浆,然后在室温使其渗入增强预制体,再干燥就得到所需的陶瓷基复合材料坯体。
4.3烧结在高温下(低于熔点),陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体,这种现象称为烧结。
陶瓷基复合材料基体常见烧结方法有普通烧结、热致密化方法、反应烧结、微波烧结和等离子烧结。
其中反应烧结是指粉末混合料中至少有两种组分相互发生反应的烧结。
微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法,它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点,并能提高产品的均匀性和成品率,改善被烧结材料的微观结构和性能,近年来已经成为材料烧结领域里新的研究热点。
4.4陶瓷基复合材料特殊的新型制备工艺4.4.1熔体渗透熔体渗透是指将复合材料基体加热到高温使其熔化成熔体,然后渗入增强物的预制体中,再冷却就得到所需的复合材料。
4.4.2化学气相渗透(CVI)化学气相渗透(CVI)制备陶瓷基复合材料是将含挥发性金属化合物的气体在高温反应形成陶瓷固体沉积在增强剂预制体的空隙中,使预制体逐渐致密而形成陶瓷基复合材料。
4.4.3由有机聚合物合成由有机聚合物可以合成SiC、Si3N4,并可作为基体制备陶瓷基复合材料。
通常是将增强体材料和陶瓷粉末与有机聚合物混合,然后进行成型烧结。
五、陶瓷基复合材料的发展现状我国从20世纪70年代初期开始碳纤维增强陶瓷基的研究,由于碳纤维增强石英复合材料中,两相在化学上相容性好,而且在物理上匹配也适当,因而取得很好的增强增韧效果。
C/SiC在化学相容和物理上的匹配都不甚理想,这种复合材料虽然在任性上得到改进,但在增强上并没有什么显著效果,这一材料已经在我国的空间技术上得到应用。
在碳纤维增强氮化硅复合材料的研究中发现:碳纤维与氮化硅的两相组合在化学上相容和物理上的匹配不甚理想。
尽管可以通过低温烧结的途径来改善其化学相容性,通过的相变来缓和由于热膨胀不匹配而引起的应力,但是两相之间弹性模量的不匹配所产生的影响仍然无法消除。
因此,这种复合材料虽然在韧性上可以得到改进,但在增强上并没有什么显著效果。
碳化硅纤维增强锂铝硅(LAS)复合材料也是一种比较符合前述原则的复合系统,它在1200℃以下不失为一种好的高温结构材料。
由于LAS微晶玻璃可以通过添加调整其热膨胀系数,使之与碳化硅纤维得到更佳的匹配。
碳纤维/LAS复合材料具有高达20.1MPa.m的断裂韧性。
我国采用气相合成或以氧化硅为原料的碳还原法制造SiC晶须,所制备的SiC晶须复合材料有极好的高温强度和断裂任性,在1370℃分别为880MPa和8.5MPa.m,且表现出低的残余应力和高的抗蠕变性能.国际在20世纪90年代,CMC-SiC开始步入应用研究阶段.作为高推重比航空发动机用高温热结构材料,以推重比10航空发动机为演示验证平台对喷管,燃烧室和涡轮三大部分进行了大量考核,历时十余年目前仍在进行.其中法国Snecma公司生产的CMC-SiC调节片、密封片已装机使用近10年。