文档介绍：第六章陶瓷基复合材料(CMC)
第一节概述
陶瓷复合材 料的韧性
第二节陶瓷基体
一、氧化铝陶瓷
性能特点:
(1)硬度高,耐磨性好(2)耐高温性能好
(3)耐腐蚀性好(4)电绝缘性好
二、氮化硅陶瓷
以反应烧结(Si粉+95%N2+5%H2)或热压烧结(Si3N4+MgO)制备
性能特点:
(1)强度高(2)抗热震性和抗高温蠕变性能也比其它陶瓷好(3)硬度高,摩擦系数小,-,是一种极优良的耐磨材料(4)自润滑性(5)良好的耐腐蚀性,除氢氟酸外,能耐所有的无机酸和某些减溶液的腐蚀,并能抵抗熔融有色金属(如铝、锡、锌、镍、金、银、铜等)的侵蚀(6)抗氧化温度可达1000
(7)氮化硅的电绝缘性也很好
Si3N4+Al2O3
三、碳化硅陶瓷
由反应烧结法(α-SiC+C粉烧结)和热压烧结(SiC+促进剂)法制备
特点:
较高的高温强度
较高的热导率
较好的热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性和抗蠕变性
四、玻璃陶瓷
含有大量微晶体的玻璃称为微晶玻璃或玻璃陶瓷。常用的玻璃陶瓷有锂铝硅(Li2O-Al2O3-SiO2,LAS)和镁铝硅(MgO-Al2O3-SiO2,MAS)两个体系。
特点:
低密度,-
高弹性模量(80-140GPa)和弯曲强度(70-350MPa)
第三节陶瓷粉末的烧结
粉末状物料在压制成型后,含有大量气孔,颗粒之间接触面积较小,强度也比较低。经过高温作用后,坯体中颗粒相互烧结,界面逐渐扩大成为晶界,最后数个晶粒结合在一起,产生再结晶与聚集再结晶,使晶粒长大。气孔体积缩小,大部分甚至全部从体坯中排出,体收缩而致密,强度增加,成坚固整体。上述整个过程叫烧结过程。
烧结是一复杂的物理化学过程,除物理变化外,有的还伴随有化学变化,如固相反应。这种由固相反应促进的烧结,又称反应烧结。高纯物质通常在烧结温度下基本上无液相出现;而多组分物系在烧结温度下常有液相存在,称为液相烧结。
一、烧结过程
科布尔(Coble)把绕结过程划分为初期、中期、末期三个阶段
初期:晶界不移动,也就是晶粒不成长
中期:晶界开始移动,晶粒开始成长,气孔成三维连通状
末期:还体浙趋致密,当相对密度达95%左右,气孔逐渐封闭,成为不连续状态
二、烧结动力
任何系统都有向最低能量状态转变的趋势,所以这种表面自由能的降低,在很多情况下就成为物质烧结的主要动力。此外高度分散物料的表面还存在严重歪曲,内部也具有比较严重的结构缺陷,这些都促使晶格活化,性质点易于迁移,从而构成烧结动力的另一部分。