Si3N4基复合材料的发展与研究现状
——非氧化物陶瓷
高温结构陶瓷的特点: 能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、 硬度大、耐磨损、密度小等优点
耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术
利用该技术研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是一 种新型热结构材料，它比铝还轻，比钢还强，比碳化硅陶瓷更 耐高温、抗氧化烧蚀，克服了陶瓷的脆性，并且类似金属不会 发生突发灾难性破坏。 这种替代金属材料可解决目前航空航天器燃料百分之二十到 百分之三十浪费的问题，能满足航空航天器向高速度、高精度、 高搭载和长寿命发展的需求。 根据这一获奖项目，张立同还提出“陶瓷基复合材料新型强 韧化理论”，从而冲破国际上“纤维性能越高越好”和“复合 材料越致密越好”的误区，为新型战略性热结构材料“高性能、 低成本制备技术”的核心发明提供了理论支撑。 评奖专家称，这项获奖成果整体技术跻身国际先进行列，材 料综合性能达到国际领先水平，并将对中国先进武器装备的跨 跃式发展产生深远影响。它在军民两用领域具有广泛应用前景， 潜在市场每年约十亿元人民币。
氮化硅陶瓷 （Si3N4 ） 是灰白色固体， 硬度为9，是最 硬的材料之一。 它的导热性好且 膨胀系数小，可 经受低温高温、 骤冷骤热反复上 千次的变化而不 破坏，因此是十 分理想的高温结 构材料。
科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化 硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温度 可达1300℃～1500℃。 美国军方曾做过一次有趣的实验：在演习场200 米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有500 马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力的陶瓷 发动机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆坦克仅用 了19秒钟就首先到达终点，而钢质发动机坦克在充 分预热运转后，用了26秒才跑完全程。其奥秘就在 于陶瓷发动机的热效率高，不仅可节省30％的热能， 而且工作功率比钢质发动机提高45％以上。另外， 陶瓷发动机无需水冷系统，其密度也只有钢的一半 左右，这对减小发动机自身重量也有重要意义。
碳化硅 —弯曲强度200-250MN/m2，抗压 强度1000-1500MN/m2，硬度高，抗氧化， 不抗强碱。 用途：加热元件，石墨的表面保护层， 砂轮，磨料
碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持
在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐
反应烧结氮化硅陶瓷
由于没有压力，气孔含量比较大，约为 12～30％，气孔的孔径从相互连通的直 径是0.01～1.0um的小孔到50um的孤立 的大孔，大孔的形成与杂质相有关。当 杂质相（如Fe、Si）形成低共熔点的时 候，会发生流硅，留下大气孔，怎样合 理的控制杂质相含量和升温速度，成为 反应烧结氮化硅陶瓷工艺的重要研究内 容。
一般热压氮化硅的相对密度可达到98%以上。 然而，热压氮化硅在烧结过程中主要受轴向外 力的作用，坯件的致密程度和晶体的生长都带 有一定方向性，以致性能上产生各向异性，如 机械强度会有20~25%的差异，对实际应用有 所影响。热压氮化硅生产效率较低，普通热压 炉一次一般只能生产一块片状坯体，大批量生 产较困难，且产品形状受一定的限制，不能生 产复杂件。
反应烧结氮化硅陶瓷
制备反应烧结氮化硅陶瓷制品，在尺寸上受 氮化深度的限制（一般在20mm以内），因此 难以烧结厚、大的制品。这种制品气孔率较 高，机械强度和其他烧结氮化硅相比较低。 但由于合成与烧结一步完成，又可经预氮化 进行机械加工，烧成后变形量小，容易制成 形状复杂和尺寸精度高的部件，工艺要求相 对简单，设备投资也少，所以发展较早、较 快，是目前投放市场的氮化硅制品的主要品 种。 氮化硅粉制备也是采用此方法 .
3. 热等静压烧结
混以烧结助剂的氮化硅粉料或生坯所用的包封材料， 一般是石英玻璃或硼玻璃，包封之前经抽真空加热， 排除里面的空气并使成型粘合剂分解排除，这样就 可在高温等静压炉内烧结。装炉后先把温度升到包 封玻璃软化的温度，然后升压，软化了的玻璃包套 会填充坯件周围空隙，紧贴坯件，传递压力，再升 温、升压至最后烧成点，保温、保压一段时间，同 时降温、降压。这个过程就是所谓等静压烧结循环， 烧成的温度一般为1700~1800℃，等静压压力为 100~200MPa，一般保温1~5小时烧成。降温后，坯 件表面的玻璃包敷物因膨胀系数差别大，在冷凝后 脱落，一般情况下，清掉包敷物即可得到制品。
氮化硅的理论密度是3190kg/m3左右， 氮化硅陶瓷的体积密度随工艺不同而变 化较大，一般为理论值的80％，气孔率 的高低是密度不同的主要原因，反应烧 结的气孔率一般是20％左右，热压烧结 的气孔率在5％以下。其它性质见表1.1。
碳化硅氮化硅主要性能对照表
碳化硅 强度中等 热膨胀高 抗热震性能差 断裂韧性差 高温稳定 导热性好 抗氧化性好 蠕变强度高 杂质影响小 弹性模量高 穿晶断裂 氮化硅 强度高 热膨胀低 抗热震性能良好 断裂韧性高 强度通过慢速裂纹扩展而减弱 导热性低 抗氧化性取决于所含杂质 蠕变强度低 第二相影响性能 弹性模量较低 晶间断裂
பைடு நூலகம்
3Si(s)+2N2(g) Si3N4(s)+736kJ／mo1
绝热温度4300K
(1)
反应烧结氮化硅陶瓷
N2气在进入反应炉后，随着炉温的不断升高，N2的活 性加强，当达到一定的温度时（1100℃～1200℃）， N2 气获得足够的活化能后和坯料中的Si原子发生（1） 式反应，反应放出多余的能量(736kJ／mo1) ，这些 能量传递给该反应周围由于升温而已频临活化的Si原 子，使这些原子得到足够的活化能而进行活化反应。 通过氮气深入硅坯粉粒内部，在硅氮合成氮化硅生成 新相的过程中，有22%摩尔体积增加，通过扩散传质， 增加这部分体积填补坯体内原来硅粉颗粒间的空隙， 形成新的交织结构，使坯体致密化程度和强度提高， 在没有显著的坯体收缩下实现了烧结。
步兵战车用绝热陶瓷发动机 可使其不易被红外探测器发现并被红外
制导武器所摧毁，提高了生存率
氮化硅的反应合成
反应烧结氮化硅材料的工艺特点主要表现在烧 结和成型上，这种烧结工艺使用硅粉成型，再 在氮气氛中合成氮化硅，同时烧结制成氮化硅 陶瓷的。一般陶瓷烧结时借助粉末表面能推动 坯内的物质迁移，填充空隙，排除气孔，使坯 体收缩致密而实现的。反应烧结氮化硅的烧结 过程是借助合成过程实现的，反应方程为:
添加烧结助剂的粉料，在耐高温的刚性模具里 受热的同时又受机械压力，粉料开始受压移动， 随着温度的升高，粉体颗粒间的摩擦力、粉体 变形的阻力都比在常温、常压下小，原来松散 的粉体就在模具里形成了较为致密的坯体，等 到温度升高到烧结温度点时，不仅出现液相， 促进了坯体烧结，而且氮化硅颗粒在高温、高 压的作用下还会产生塑性流动，晶面间的滑移， 填补坯体内的闭合气孔，使坯体烧结致密。由 于有外加压力的作用，热压烧结工艺能在较短 的时间、较低的温度下获得相对密度较高的氮 化硅烧结体。
1.常压烧结
常压烧结氮化硅陶瓷是依靠液相烧结的原理发展起来的。 添加在氮化硅坯体内的烧结助剂（氧化镁、氧化铝、氧 化钇等）在1500～1600℃下出现液相。液相本身的表面 张力对坯体内部的晶粒产生拉紧作用，同时发生粘滞流 动，填充坯体内部孔隙，促使晶粒重排、相互靠拢，彼 此粘接，随之，坯体内部的大部分气孔沿着晶界缓慢地 移动被排除，使生坯发生收缩，密度大幅度提高。在液 相烧结的过程中，还发生溶解与沉析作用。在正常情况 下，细颗粒比大颗粒容易溶解，坯体内一些极细的颗粒 首先溶解后向较大的颗粒沉析，而大颗粒的长大则较缓 慢，这就是晶粒趋于均匀，坯体致密。
三、氮化硅烧结方法
氮化硅烧结的制备方法对材料的性能影响很大， 其成本也取决于材料的制造技术，因此研究和 发展有效的制备技术是复合材料的重要研究内 容。制备Si3N4基复合材料的方法有很多，它们 大致可分为：利用硅的氮化反应的反应烧结法 及加入添加剂的致密化烧结法，如表2所示， 下面以制备单质的氮化硅材料为例来介绍反应 烧结、常压烧结法、气压烧结法和等静压烧结 法。
辐射性。
制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
碳化硅的两种晶型
闪锌矿晶体结构立方晶系贝塔形---碳化硅
碳化硅
纤锌矿型结构，六方晶系阿尔法---碳化硅
碳化硅SiC,俗称金 刚砂。熔点高 (2450℃),硬度大， 是重要的工业磨料。 如其中掺入某些杂 质,会使之出现半导 体,作为高温半导体, 用于电热元件。作 为高温结构陶瓷,日 益受到人们的重视。 它最适宜的应用领 域是高温、耐磨和 耐蚀的环境,现已用 作火箭喷嘴,热电偶 保护管,热交换器和 耐磨、耐蚀的零件。
碳化硅制成的涡轮叶片
氮化硅陶瓷简介
氮化硅（Si3N4）是强共价键化合物，所以其硬度 高，熔点高，结构稳定，绝缘性好。氮化硅陶瓷 属于多晶材料，一般分为两种晶相，α相和β相， 均由[SiN4]四面体构成。在结构上，两种晶相都是 六方晶系,其基本差别是α型的C轴是β型的两倍，β 型的氮化硅对称性较高，在温度上是稳定相，α型 氮化硅在动力学上较容易生成，高温时（1400— 1800oC），α型氮化硅会发生重建相变，转变为β 型的氮化硅。α相和β相的相变属于结构重建型， 这类相变通常是在有熔剂接触时发生，熔剂是不 稳定的具有较大溶解度的物相溶解，然后析出溶 解度较低的稳定的相。
实现常压烧结，须具备
1. 2. 3. 4. 5. 原料要求： α相原料，颗粒尽可能小； 采用有效添加剂，促进烧结，提高高温性能； 烧结气氛，提高氮气压力； 使用Si3N4+MgO+BN埋粉无压烧结法； 控制保温时间，存在最佳温度和保温时间。
常压烧结氮化硅的一般工艺是采用高α相的氮 化硅粉（α－Si3N4 占80%以上），添加氧化铝 2~10%，氧化钇3%左右，经研磨后充分混合， 颗粒度在10um以下，成型后在氮气氛中烧结， 升 温 速 率 在 15~20℃/min ， 烧 结 温 度 为 1600~1800℃，保温时间为0.5~3h，压力保持 在接近大气压范围内，可获得相对密度95%左 右的烧结体，烧结成的制品有15~25%的线收 缩。
Cf／sic陶瓷基复合材料抗氧化涂层发展现状
C f/SiC 陶瓷基复合材料抗氧化涂层发展现状/向阳等・15・C f/SiC 陶瓷基复合材料抗氧化涂层发展现状向阳，王松，陈朝辉(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室，长沙 410073)摘要综述了制备C f/SiC陶瓷基复合材料抗氧化涂层体系的发展，C f/SiC复合材料抗氧化涂层的基本制备工艺，指出了有待解决的问题和今后努力的方向。
关键词陶瓷基复合材料抗氧化涂层Progress of the Anti-oxidation Coatings for C f/SiC CompositesXIANG Yang，WANG Song，CHEN Zhaohui(Key Laboratory of Novel Ceramic Fibers &Composites Materials，National University of Defense Technology，Changsha 410073)Abstract In this paper, the research and development of anti-oxidation coatings and fabricating method of C f/SiC was presented. The further research efforts were also briefly discussed.Key words C f/SiC，anti-oxidation coatings0 前言C f/SiC陶瓷基复合材料作为高温热结构材料在航空航天和能源领域的应用已经引起广泛关注，在航空发动机、动力/蒸汽的气体涡轮机、固体火箭发动机推进系统以及核聚变等领域，具有作为1500℃左右热结构材料的应用前景[1,2]。
C f/SiC复合材料中，碳纤维具有良好的高温力学性能和热性能，在惰性环境中超过2000℃仍能保持强度、模量等力学性能不降低，但是在有氧环境中，高于400℃，碳纤维就会氧化，导致材料失效。
氮化硅
• 氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。在自然界里，氮、硅都是极其 普通的元素。氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在 我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在 这两种元素的化合物。
• (2)热稳定性好，热膨胀系
体（特别是铝液）不润湿，
数小，有良好的导热性能， 能经受强烈的放射辐照。
所以抗热震性很好，从室 • (4)密度低，比重小，仅是
温到1000℃的热冲击不会
钢的2/5，电绝缘性好。
开裂。
• 氮化硅陶瓷的应用初期主要用在机械、冶 金、化工、航空、半导体等工业上，作某 些设备或产品的零部件，取得了很好的预 期效果。近年来，随着制造工艺和测试分 析技术的发展，氮化硅陶瓷制品的可靠性 不断提高，因此应用面在不断扩大。特别 值得赞赏的是，正在研制氮化硅陶瓷发动 机，并且已经取得了很大的进展，这在科 学技术上成为举世瞩目的大事。
• (1)原料处理 • 常用的市售工业硅块总会含有一些金属氧化
物，如钾、钠、铁、钙等的氧化物；工业氮 气和氢气也总会含有少量的水、氧气等，这 些都必须经过严格检测，并净化至允许的含 量。 • 对硅粉的要求粒度＜40μm，对其中所含的金 属杂质，一般可用酸洗的方法除去，对于球 磨时带入的超硬合金杂质可用重力法或磁性 法除去。硅粉表面的氧化膜可在氮化前通过 还原活化法除去，即在低于烧结温度下，反 复用低于常压的氢气还原和真空交换处理， 待氧化膜除去后再进行氮化合成操作。 • 氮气中若含水和氧，在硅氮合成反应时，氧 和水蒸汽首先会使硅粉表面生成二氧化硅， 影响氮化反应；而且在高温作用下，二氧化 硅又可以与硅反应生成气态的一氧化硅或 SiO2分解生成一氧化硅，而造成硅组分的损 失： • SiO2（固）+Si（固）→2SiO（气）
SiO2／(Si3N4+BN)透波材料表面涂层的防潮性能和透波性能研究
Ｓ ｕｄ ｎ Ｍ ｏ ｓ ｕｒ — ｏ ｆ ａ ａ ｅ— Ｔｒ ｎｓｍ ｉｓｖ ｔ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｔ ｙｏ ｉｔ ｅ— Ｐｒ ｏ ｎｄ Ｗ ｖ — ａ ｉ ｓ ｉ ｉｙ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆ
ｔｅＣｏ ｔ ｇ ｎ ＳＯ２ （ ｉ ＋Ｂ ｈ ａｉ ｓｏ ｉ ／ Ｓ３ ｎ Ｎ４ Ｎ）Ｒ ｄ ｍｅＭａｅｉｌ ａ ｏ ｔｒ ｓ ａ
Ａ ｓ ａ ｔ ＳＯ ／ Ｓ３ ４ Ｎ）ｃｍ ｏｉ ， ｉ ｅｆｒ ａ ｃ ｙ ｅｓｎｃｍｉ ｉ ａ ｏ ｅｍ ｔｒ ｌ ａ ｂ ｔ ｃ ：ｉ２ （ ｉ ＋Ｂ ｒ Ｎ ｏ ｐ ｓ ｅ ａｈｇ ｐ ｒ ｍ ｎ ｅｈ ｐ ｒ ｉ ｓ ｌ ｒｄ ｍ ａ ｉ ，ｈ ｓ ｔ ｈ ｏ ｏ ｓｅ ｅａ
李俊 生 ， 张长瑞 ， 思青 ， 王 曹 峰， 王衍 飞
（ 国防科 技 大 学航 天 与材料 工 程 学院新 型 陶瓷纤 维及其 复合 材料 国防科技 重 点 实验 室 ， 沙 ４ ０ ７ ） 长 １０ ３
摘 要 ：ｉ， （ ｉ Ｎ） ＳＯ ／ Ｓ， ＋Ｂ 复合材料是近几 年发 展起 来 的综 合性 能优 良的适 用于 高马 赫数 的导 弹天线 罩材料 。 Ｎ
Ｌ ｕ ｓ ｅ ｇ ｈ ｎ ｈ ｎ ｒ ｉ ＩＪ ｎ ｈ ｎ ，Ｚ ａ ｇ Ｃ ａ ｇｕ ，Ｗ ａ ｇ Ｓｑｎ ，Ｃ ｏ Ｆ ｎ ，Ｗ ａ ｇＹａ ｆｉ ｎ ｉｉｇ ａ ｅ ｇ ｎ ｎｅ
（ ｔｔ ＫｙＬ ｂｒｔｒ ｏ ｄａｃｄＣ ｒｍｃＦｂｒ ＆ Ｃ ｍ ｏｉｓ Ｃ ｌｇ Ａ ｒｓａｅ＆ Ｍａｅｉ ｓ ｎ ｉ ｅ ｎ ， Ｓａｅ ｅ ａｏａｏ ｙ ｆＡ ｖｎｅ ｅ ｉ ｉ ｓ ａ ｅ ｏ ｐｓｅ， ｏｌ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅ ｐｃ ｆ ｏ ｔ ａ ｇｎ ｒ ｇ ｒ ｌ Ｅ ｅｉ Ｎ ｔ ｎｌＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ＤｆｎｅＴｃｎｌ ｙ ｈ ｎ ｓａ４ ０ ７ ，Ｃ ｉ ） ａ ｏａ ｎ ｅ ｉ ｅ ｓ ｅ ｏ ｇ ，Ｃ ａｇｈ １０ ３ ｈｎ ｉ ｖ ｓｙｆ ｅ ｈ ｏ ａ
碳化硅结合氮化硅制品的发展现状
碳化硅结合氮化硅制品的发展现状氮化硅结合碳化硅制品是近30年发展起来的一种高科技耐火材料。
1955年，美国Casrborunduln公司在生产硅酸盐结合碳化硅制品的基础上研制成功，并获得了专利权。
1960年日本TKR公司引进美国的此项技术并成功应用[1～2]。
氮化硅和碳化硅均为共价键极强的化合物，有相似的物理和化学性能，在高温状态下仍保持较高的键合强度。
硅粉均匀包围碳化硅，经过高温氮化反应，形成致密的网络结构，因此氮化硅结合碳化硅制品具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷、抗氧化等一系列优异性能，且对氢氟酸以外的所有无机酸都具有良好的抵抗性，不被金属液尤其是非铁金属液润湿，能耐大部分有色金属熔融液的侵蚀。
作为高级耐火材料在各种气氛中正常使用温度可达1500 ℃左右，广泛用于陶瓷、有色冶金、钢铁冶金、粉末冶金、化工等行业。
1 氮化硅结合碳化硅制品的主要制备方法氮化硅的制备方法包括：硅粉直接氮化法、碳热还原二氧化硅法、Si（NH）2热分解法、SiH4和NH3气相反应法。
通常情况下，反应烧结氮化硅结合碳化硅制品中氮化硅生成方法为硅粉直接氮化法，高温下通过氮向硅粉粒子内部扩散，化合生成氮化硅[6～7]。
氮化硅结合碳化硅制品制备经过七个步骤：原料处理、配料、混料、成型、干燥、氮化烧成、产品检验。
氮化原料主要采用工业用绿碳化硅和硅粉，经破碎、水洗等方法进行原料预处理，根据配方（表1）称量碳化硅砂及硅粉，按要求把不同粒度的碳化硅原料放入混料机内干混，然后加入有機结合剂温混，充分搅拌15～20 min，过筛后，放入料仓进行闷料储存24 h。
将闷好的料准确称量后，均匀放入模具中，振动加压成型，再经真空吸盘转移到储坯车上，放入干燥室内干燥，干燥温度以100℃～120℃为好。
干燥过程中应严格控制升温速度，以免坯体出现变形或开裂。
坯体一般干燥时间为3天，干燥完成后经精修坯体和生坯检测，合格的进入氮化炉烧成。
氮化过程中，当温度升至700℃～1450℃进行抽真空后向氮化炉中充入纯度为99.99%以上的氮气直至反应完成。
陶瓷基复合材料综述
不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较
整体陶瓷
颗粒增韧
相变增韧
材
料
AlB2BO B3B
SiC
AlB2BOB 3B/Ti C
SiB3BNB4B /TiC
ZrOB2B/ MgO
ZrOB2B/Y B2BOB3
B
ZrOB2B/ AlB2B O3B
断裂韧性
MPa/mP1/2 2.7~4.2
P
4.5~ 6.0
烧结
(温度， 时间)
后处理
(二次 加工)
成品
2.1 传统普通工艺
2.1.1 粉末冶金工艺 (冷压与烧结工艺)
粉末制备
表 3-1 颗粒形状和粉末生产方式
粉体: 粉体是介于致密体与 胶体之间的颗粒集合物，其 颗粒当量直径在 0.1 微米和 1 毫米之间。
颗粒形状
球状 液滴状 板片状 碟状 角状 树枝状 多孔海绵状 不规则形状
很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要 求，当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料虽 然仍在不断日新月异地发展，但是以上这些材料由 于其各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发 展的需要。
复合材料的发展历史
6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复 合材料。
水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝 等的建筑，发挥着极为重要的作用；20世纪40年代，美 国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃 纤维增强塑料（玻璃钢）这种种广泛应用的较现代化复 合材料。
气相法多用于制备超细、高纯的非氧化物陶瓷材料。
2.1 传统普通工艺
2.1.1 粉末冶金工艺 (冷压与烧结工艺) 压制工艺 单向或双向的模压 等静压制、振动压制、粉末轧制及粉浆浇注
复合材料论文
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
Ceramic-matrix
注意事项 ： （1）料浆应能与纤维表面保持良好润湿。料浆中包括：陶瓷基体粉末、 载液(通常是蒸馏水)和有机粘接剂，有时还加入某些促进剂和基体润湿 剂。为使纤维表面均匀粘附料浆，要求陶瓷粉体粒径小于纤维直径，并 能悬浮于载液和粘接剂混合的溶液中。 （2）纤维应选用容易分散的、捻数低的丝束，保持其表面清洁无污染。 在操作过程中尽量避免纤维损伤，并注意排除气泡。 （3）热压烧结应按预定规律(即热压制度)升温和加压。在热压过程中， 将发生基体颗粒重新分布、烧结和在外压作用下的粘性流动等过程，最 终获得致密化的陶瓷基复合材料。很多陶瓷基复合材料体系在热压过程 中往往没有直接发生化学反应，主要通过系统表面能减少的驱动，使疏 松粉体熔结而致密化。 存在的问题： （1）纤维和陶瓷粉末不容易复合成型。 （2）烧结时由于基体收缩或热压烧结时无粘性流动，会使颗粒和纤维 之间的机械作用而损伤纤维。 （3）目前，直径小于0.1微米-1微米的粉末很难买到。并且，其中的夹 杂物不易排除。同时，细的粉末在制造复合材料过程中又不易分散。 （4）在热压时会损伤纤维结构。
Ceramic-matrix
注意事项：
（1）与高聚物先驱体转化法不同的是，溶胶—凝胶工艺的先驱体是在溶液浸 进纤维编织坯件后在原位合成的。 （2）采用溶胶—凝胶法制备复合材料可以先制备复合凝胶体，即将复合的各 相以原子或分子级进行均匀混合形成复合溶胶和凝胶化，得到高纯、超细、均 相、分子级或包裹式的复合陶瓷粉末，再经成型、烧结而形成复合材料的基体 或者通过控制溶剂的蒸发速度将复合的溶胶凝胶化后，直接烧结成陶瓷基复合 材料。 （3）如果第二相是粉末或纤维，则可浸在适当的溶液中，通过形核和成长， 使溶液形成溶胶，均匀包围粉末和纤维，经凝胶化处理和热解后即形成陶瓷基 复合材料的基体。 （4）溶胶—凝胶法制备陶瓷基复合材料的质量保证关键主要有：选择合适的 先驱体反应物，控制溶液的浓度和pH值、气氛、分散剂、选用胶溶剂、去除 团聚以及使各相处于良好的分散状态等。
新型陶瓷刀具研究进展
新型陶瓷刀具的研究进展摘要：本文回顾了陶瓷刀具的发展简况及其意义，并且综述了陶瓷刀具材料的种类、性能和特点、以及其制备方法，在此基础上分析了陶瓷刀具的发展趋势和前景。
关键词：陶瓷刀具；氧化铝；氮化硅；性能中图分类号： tg 7111、引言切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。
然而随着现代制造技术的发展，各种新型难加工材料在产品中的大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而作为新型切削材料的陶瓷刀具由于具有高耐热性、耐磨性、化学稳定性等特点，因此陶瓷刀具在切削加工中扮演者越来越重要的角色。
另外，从资源方面考虑，陶瓷刀具的原材料也远远丰富于传统合金刀具。
总所周知，硬质合金刀具含有大量的w、co 等战略性贵重金属，并且这些贵重金属在地球上市有限的，而且是不可再生资源。
而陶瓷刀具的主要原料是al2o3和sio2，这些化合物在地壳中的含量非常丰富。
因此其发展及应用前景十分广阔[1-3]。
目前刀具的主要原材料是高速钢和硬质合金，但从发展趋势来看，金属陶瓷刀具材料在制造刀具方面的用量逐年增加，同时也是近几年来新型刀具研究方面的重点和热点。
本文将简述陶瓷刀具的发展史，同时综述陶瓷刀具材料的种类及其性能，以及其制备方法。
2、陶瓷刀具的发展简况陶瓷作为切削加工材料，有着源远流长的历史。
早在1905 年德国人就开始了用al2o3陶瓷作为切削刀具材料的研究。
但是由于al2o3陶瓷比较脆，而且当时的陶瓷工艺技术也比较落后，所以它的广泛应用在当时受到限制。
1968 ～1970 年间人们研制成功了al2o3+tic复合陶瓷刀具，。
这促使al2o3基陶瓷刀具逐渐地走出了缓慢发展的低谷，成为解决超硬材料加工的一种新型刀具[4-6]。
20世纪70年代中期美国用sialon陶瓷刀具（si3n4+al2o3的固熔体）加工灰铸铁，取得良好效果[7]。
同期，中国用热压si3n4陶瓷刀具实现了对多种难加工材料进行多种工序的加工和生产应用[7，8]。
氮化硅陶瓷材料的制备及其应用研究
氮化硅陶瓷材料的制备及其应用研究氮化硅陶瓷材料作为一种新型高科技材料，被广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，具有高硬度、高耐磨性、高温稳定性、良好的导热性、电绝缘性等优良的物理、化学和机械性能。
本文将从氮化硅陶瓷材料的制备方法、表征和性能分析、以及其在各个领域的应用研究方面进行探讨。
一、氮化硅陶瓷材料的制备方法氮化硅陶瓷材料的制备方法主要分为两种：传统烧结法和化学气相沉积法（CVD），其中烧结法主要包括热压烧结法、热等静压烧结法和热处理法等。
1、传统烧结法（1）热压烧结法热压烧结法是指通过机械压制将高纯度的氮化硅(Si3N4)粉末制成所需形状的绿体，然后进行热压烧结，使其形成致密的氮化硅陶瓷。
这种方法具有制备工艺简单、工艺可控等优点，但其工艺条件比较苛刻，热压烧结温度一般在1700℃以上，而且需要长时间的焙烧时间。
（2）热等静压烧结法热等静压烧结法是在高温高压环境下进行烧结，利用压力传递和热引起微观形变来实现致密化的方法。
该方法可以在较低的温度下进行制备，且可制备出致密度高、粒度均匀的氮化硅陶瓷材料。
（3）热处理法热处理法是指在高温氮气气氛下对氧硅化物(SiO2)或氮硅化物(SiNx)进行煅烧处理，使其发生反应生成氮化硅陶瓷。
该方法不需要压制和热压烧结，具有工艺简单、成型自由度高等特点，但生成的氮化硅陶瓷密度较低。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是指通过热解含氮有机气体制备氮化硅陶瓷材料，包括低压化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法两种。
该方法制备出的氮化硅陶瓷材料致密度高、气孔率低、气密性好、强度高，但相对传统烧结法而言，该方法所需设备较复杂，工艺条件较多。
二、氮化硅陶瓷材料的表征和性能分析氮化硅陶瓷的表征主要包括显微结构分析、物理性能测试和力学性能测试等。
其物理性能方面包括热膨胀系数、导热系数、电绝缘性等，而力学性能方面则包括硬度、抗弯强度、断裂韧度等。
氮化硅陶瓷材料拥有非常高的硬度和优异的耐磨性，其硬度处于莫氏硬度9~10之间，游离碳辊处理时与钻石轴承材料相比，氮化硅材料的磨损减少了70%。
陶瓷天线罩材料的研制进展
玻璃钢2010年第3期综述陶瓷天线罩材料的研制进展胡伟，邬浩，王萍萍，雷景轩，赵中坚（上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404）摘要从导弹技战术发展趋势和要求，阐述了天线罩材料的发展历程和研制进展，论述了氮化硅材料体系的研制工艺，二氧化硅和石英基纤维增强材料体系的几种制备工艺和应用，介绍了陶瓷基复合陶瓷夹层天线罩材料的研制进展和应用前景。
关键词：天线罩氮化硅材料体系二氧化硅材料体系陶瓷基复合陶瓷夹层材料0前言天线罩是导弹前端的一个重要组成部件，它的作用是保护天线在恶劣环境下正常工作以完成通讯、制导和引爆等作战任务。
它不但需要满足导弹飞行时所承受的热载荷和机械载荷及恶劣环境的要求，还需要满足导弹控制回路所提出的苛刻的电气性能要求。
因此，天线罩材料必须满足以下的基本性能要求[1]：①较低的介电常数和介电损耗，且随温度和频率的变化而产生的变化小；②良好的常温和高温力学性能；③低的膨胀系数和高的弹性模量，良好的抗热震性能；④低导热系数；⑤耐冲刷、耐雨蚀能力强，抗粒子云侵蚀。
陶瓷材料具有较高的力学性能、适宜的介电性能及较好的耐热性能而成为天线罩的首选材料之一。
随着导弹技战术指标的提高，国内外在陶瓷材料的制备工艺和开发应用方面也经历了提高和优化的过程。
1陶瓷天线罩材料国内外应用情况为满足天线罩的性能指标要求，国内外在研究和使用陶瓷天线罩材料上基本经过了氧化16铝陶瓷材料、微晶玻璃材料、石英陶瓷材料、氮化硅材料，并向陶瓷基复合材料方向发展[1]。
表1为国内外陶瓷天线罩材料的应用状况，从表1中可以看出，在陶瓷天线罩材料研制和应用方面，国内落后美国等发达国家10～20年。
表1国内外陶瓷天线罩材料的应用状况国内外开始时间天线罩材料应用型号代表20世纪50年代氧化铝美国：麻雀Ⅲ、响尾蛇等[2]20世纪60年代微晶玻璃美国：小猎犬、百舌鸟、Typhon、GarⅨ[2]20世纪70年代石英陶瓷美国：爱国者、潘兴Ⅱ[3]俄罗斯：S300[3]意大利：Aspaid[3]20世纪80年代氮化硅美国：爱国者Ⅲ[4]国外20世纪80年代陶瓷基复合材料－20世纪60年代氧化铝－20世纪60年代微晶玻璃－20世纪80年代石英陶瓷－国内20世纪90年代末氮化硅、陶瓷基复合材料－2陶瓷天线罩的发展趋势随着导弹向超视距、主/被动复合型、高速、中/远程、宽频、红外/毫米波、双模等高精度、全天侯制导方向发展，超高速天线罩、宽频带天线罩、毫米波天线罩、双模天线罩等新一代型号应运而生，对天线罩材料也提出了新的需求和指标。