陶瓷基复合材料上交--------

复合材料结课 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ——指导教师： 学院：航空宇航工程学部 专业：飞行器制造工程 班级：84030101 学号：2008040301019 姓名：刘百川 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 2 / 9 陶瓷基复合材料的发展与应用现状 摘要： 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，而其致命的弱 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 本文主要是综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的增强体的种类及 制备方法，并分析了各种 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 的优缺点。并且介绍了陶瓷基复合材料的 现状与发展动态。 在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上， 提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。 关键词： 陶瓷基 增强 复合材料 连续纤维 制备方法 增强体 界面 强韧化 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 3 / 9 目录 一、 前言—————————————————4 二、 陶瓷基复合材料的基本介绍———————4 三、 陶瓷基复合材料增强体—————————5 四、 陶瓷基复合材料的应用—————————6 五、 陶瓷基复合材料现状与发展动态—————7 六、 陶瓷基复合材料的发展前景———————8 七、 参考文献———————————————9 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 4 / 9 一、 前言 科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过 程中 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通 运输等领域具有广阔的应用前景。 陶瓷基复合材料：是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材 料，又称为多相复合陶瓷 或复相陶瓷。陶瓷基复合材料是 2O 世纪 8O 年代逐渐发 展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒 弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材 料。其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、 强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要 求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。 连续纤维增强复合材料：是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材 料制备而成。金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料 而制备的。从 20 世纪 60 年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究， 因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工 业。陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛 用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其 在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。而纤维增强陶瓷基复合材料方面克 服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点。 二、 陶瓷基复合材料的基本介绍 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，而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， 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 5 / 9 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。 陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使 用温度主要取决于基体特征。陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、 滑动构件、发动机制件、能源构件等。法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于 制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。 三、 陶瓷基复合材料增强体 用于复合材料的增强体品种很多，根据复合材料的性能要求，主要分为以下几种  1、纤维类增强体 纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。连续长纤维的连续长度均超过数 百。纤维性能有方向性，一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。  2、颗粒类增强体 颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。耐热、耐磨。耐高温的 陶瓷等无机非金属颗粒，主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。细金刚石、 高岭土、滑石、碳酸钙等。主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体，后者 主要有热塑性树脂粉末  3、晶须类增强体 晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为 0.2~1 微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强 度和模量。  4、金属丝 用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈 钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强， 但前者比较多见。 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 6 / 9  5、片状物增强体 用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。将陶瓷薄片叠压起来形成 的陶瓷复合材料具有很高的韧性。 四、 陶瓷基复合材料的应用 陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、 能源构件等。法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件， 显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。连续纤维补强陶瓷基复合材料 是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度 和高韧性,特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式,使其受到世界各国的极 大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛 应用。20 世纪 70 年代初,J Aveston 在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金 属基复合材料研究基础上,首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念,为高性能陶瓷 材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步,人们 逐步开发出制备这类材料的有效方法,使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日 渐成熟。20 多年来,世界各国特别是欧美以及日本等对纤维增强陶瓷基复合材料的 制备工艺和增强理论进行了大量的研究,取得了许多重要的成果,有的已经达到实用 化水平。如法国生产的“Cerasep”可作为“Rafale”战斗机的喷气发动机和“Hermes” 航天飞机的部件和内燃机的部件;SiO2纤维增强 SiO2复合材料已用作“哥伦比亚号” 和“挑战者号”航天飞机的隔热瓦。由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温 性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点,能有效地克服对裂纹和热震 的敏感性。 迄今为止，研究得最多的是 Cf／SiC 和 Si Cf／SiC 等体系的陶瓷基复合材料， 这些复合材料主要用于航空航天发动机结构件 、原子反应堆壁 等。法国在这方面 的研究处于世界领先地位，如用 Si Cf／SiC 和 Cf／SiC 复合材料制成的喷嘴和尾气 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 7 / 9 调节片已用于 Mirage 2000 战斗机的 M53 发动机和 Rafale 战斗机的 M88 航空发动机 上。现在，Cf／SiC 复合材料在航空航天领域的应用主要有 ：  1、用来制作抗烧蚀表面隔热板。在航天领域，当飞行器进入大气层后，由于 摩擦产牛的大量热量，将导致飞行器受到严重的烧蚀，为了减小飞行器的这 种烧蚀，需要一个有效的防热体系。  2、用作可重复使用的热结合材料。这种构件有导弹的鼻锥、导翼，机翼和 盖板等。  3、用来制作涡轮发动机的喷管。用 Cf /SiC 复合材料制造涡轮发动机的一些 构件可以提高发动机的燃烧温瞍从而提高了涡轮机的效率，同时，由于 Cf ／ SiC 复合材料的暂度远低于高温合金的密度，可以大大减轻发动机的重鼙．挺 高发动机的工作效率与可靠性。 五、 陶瓷基复合材料现状与发展动态 复合材料所面临的问题是：怎样把不同的材料有效地结合起来使某些性能得到 加强，同时又把成本控制在市场可接受的范围。目前，只有少数 CMC 达到实际应 用的水平，大多数尚处于实验室研究阶段，但从其具有的优异性能和研究状况来看， CMC 有着非常广阔的应用前景。因而，对 CMC 的未来发展趋势作一预测是非常有 必要和有意义的。  1、为了保证陶瓷基复合材料性能的可靠，除了从工艺上尽量保证陶瓷基复 合材料的均一性及完整性之外，对材料性能的准确评价也是一个很重要的 问题。因此，无损探伤是一项急待开展的工作。  2、由宏观复合形式向微观复合形式发展。目前应用最多的是纤维、晶须补 强复合材料补强剂尺寸较大属于宏观复合。所谓微观复合就是均质材料在 加工过程中内部析出补强剂，（晶体）与剩余基体构成的原位复合材料或用 纳米级补强剂补强的纳米复合材料。 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 8 / 9  3、由结构复合向结构功能一体化方向发展。到目前为止，研究的陶瓷基复 合材料基本上是结构复合型材料。将逐步向结构功能一体化方向发展，也 就是复合材料既能满足力学性能的要求，同时还具有其他物理、化学和电 学性能。  4、从一元补强、双元混杂复合向多元混杂方向发展。用纤维、晶须或颗粒 补强剂的陶瓷复合材料已经取得良好的效果，同时二种补强剂双元混杂的 复合材料也取得了一定进展，将会向多元混杂的方向发展。比如在混杂的 纤维补强剂中还可以加入颗粒填料二种以上的纳米颗粒同时弥散的复合材 料，多元混杂有可能制备出超强度、超韧性的高性能陶瓷材料。  5、由复合材料的常规设计向电子计算机辅助设计发展 六、 陶瓷基复合材料的发展前景 陶瓷材料是一种本质脆性材料，在制备、机械加工以及使用过程中，容易产生 一些内在和外在缺陷，从而导致陶瓷材料灾难性破坏，严重限制了陶瓷材料应用的 广度和深度，因此提高陶瓷材料的韧性成为影响陶瓷材料在高技术领域中应用的关 键。 近年来，受自然界高性能生物材料的启发，材料界提出了模仿生物材料结构制 备高韧性陶瓷材料的思路。1990 年 Clegg 等创造性材料制备的 SiC 薄片与石墨片层 交替叠层结构复合材料与常规 SiC 陶瓷材料相比，其断裂韧性和断裂功提高了几倍 甚至几十倍，成功地实现了仿贝壳珍珠层的宏观结构增韧。 国内外科研人员在陶瓷基层状复合材料力学性能方面进行了大量的试验研究， 取得了很大进展。 陶瓷基层状复合材料力学性能优劣关键在于界面层材料，能够应用在高温环境 下，抗氧化的界面层材料还有待进一步开发；此外，在应用 C、BN 等弱力学性能 的材料作为界面层时，虽然能够得到综合性能优异的层状复合材料，但是基体层与 航宇——飞行器制造 84030101——2008040301019 刘百川 9 / 9 界面层之间结合强度低的问题也有待进一步解决。 陶瓷基层状复合材料的制备工艺具有简便易行、易于推广、周期短而廉价的优 点，可以应用于制备大的或形状复杂的陶瓷部件。这种层状结构还能够与其它增韧 机制相结合，形成不同尺度多级增韧机制协同作用，实现了简单成分多重结构复合， 从本质上突破了复杂成分简单复合的旧思路。这种新的工艺思路是对陶瓷基复合材 料制备工艺的重大突破，将为陶瓷基复合材料的应用开辟广阔前景。 七、参考文献  1、陆有军, 王燕民,吴澜尔.碳／碳化硅陶瓷基复合材料的研究及应用进展 [J]. 材料导报,2010,21(6)；14-19  2、李丹，武建军，董允.连续纤维增强复合材料的制备方法[J]. 材料导报： 网络版，2008，5（3）；22-24  3、冯倩，王文强，王震，杨金山. C 纤维和 SiC 纤维增强 SiC 基复合材料 微观结构分析[J]. 实验室研究与探索，2010，1（3）；  4、何新波，张长瑞等. 连续纤维增强陶瓷基复合材料概述[J]. 材料科学 与工程，2002，2（7）；273-278,262  5、 李香兰，纤维增强陶瓷基复合材料的发展及应用 [J]. 硅谷，2010， 10（1），116-116