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多相复合陶瓷

/multiphase composite ceramic/
最后更新 2023-01-14
浏览 137
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在陶瓷基体中引入第二相材料,使之增强、增韧的多相材料。

英文名称
multiphase composite ceramic
所属学科
化学

基体一般为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和玻璃或水泥等无机非金属材料,如氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化硼、氮化铝、碳化硅、碳化锆以及一些硼化物、硅化物等;增强体一般为纤维、晶须和颗粒,如碳纤维及晶须、碳化硅纤维及晶须、氧化铝纤维及晶须、氮化硅纤维及晶须等。

多相复合陶瓷最早可追溯到19世纪中叶出现的以玻璃纤维作为增强剂,以聚合物为基体的复合材料,中国人称之为“玻璃钢”。以质轻、强度高、加工方便以及性能的可设计性而广受欢迎,在很多场合中得到广泛的应用。之后晶须(以单晶形式生长成的一种纤维,其直径在微米数量级,不含有通常材料中存在的晶界、位错、空穴等缺陷,其原子排列高度有序,因而其强度接近于完整晶体的理论值)的出现,又形成了以晶须作为增强剂的复合材料。于是,人们习惯地把用纤维或晶须作为增强剂的材料称之为复合材料。对于陶瓷基的复合材料来说,纤维或晶须的引入,不仅只着眼于对材料的强度的提高,更重要的是期望达到弥补陶瓷材料的固有缺点——脆性对材料被广泛使用的局限。为此,从中国的广泛的词汇中选用了“补强”两字,即成为纤维(或晶须)补强陶瓷基复合材料。确实表现出了不仅在材料的强度上有极大的增强效果,更令人兴奋的是其可以以数量级的提高来改进材料的断裂功。这就意味着这种材料已经不是想象中那么脆。因此,可以承受极大的热冲击和机械冲击,由此而获得了更为广泛的应用,不仅可以用作在高温动态负荷下运作的陶瓷发动机的部件,兼之其耐磨性能,还可以用作高温轴承材料。陶瓷材料的化学稳定性使其在化工领域特别是具有腐蚀性的环境中大有用武之地。总之,多相复合陶瓷材料由于其高的强度、好的断裂韧性、优异的耐磨性能、卓越的抗腐蚀能力以及好的抗烧蚀性,可以使其在高温动态高负荷的工况以及磨损和腐蚀的环境中服役。

采用无机非金属颗粒作为陶瓷材料增强体(第二相)成为新的研究热点。如碳化硅颗粒增强铝基复合材料,对材料的强度、硬度以至耐磨性能等都有较大幅度的提高。

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