复合陶瓷结构件的改性以及成型方法

作者:yswl 日期:2022-05-05 阅读量:

  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。今天小编要给大家介绍关于复合陶瓷结构件的改性以及成型方法的内容,欢迎阅读!


复合陶瓷结构件的改性:


  由于陶瓷材料具有优异的耐磨性、高硬度和良好的耐腐蚀性,因此得到了广泛的应用。然而,陶瓷的缺点是脆性大,对裂纹和孔隙非常敏感。自20世纪80年代以来,通过在陶瓷材料中添加颗粒、晶须和纤维,大大提高了陶瓷的韧性。


  陶瓷基复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐磨、耐腐蚀和良好的韧性,已用于高速切割工具和内燃机部件。但这些材料发展较晚,其潜力有待进一步发挥。研究重点应用于高温材料、耐磨、耐腐蚀材料,如大功率内燃机增强涡轮、航天器热部件、汽车发动机、石化容器、废物焚烧处理设备等。


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复合陶瓷结构件的成型方法:


  (1)粉末冶金法,又称压制烧结法或混合压制法,广泛应用于制备特种陶瓷和一些玻璃陶瓷。方法是将陶瓷粉末、增强材料和添加剂混合均匀,冷压成所需形状,然后烧结或直接热压烧结成陶瓷基复合材料。前者称为冷压烧结法,后者称为热压烧结法。在热压烧结法中,在压力和高温的同时,可以提高密化速度,从而获得无孔隙、细晶粒、机械性能优异的产品。但粉末冶金法成型的难点在于基体不易与增强材料混合,产品在混合或压制过程中必须与纤维混合,尤其是在冷压下。


  (2)浆料渗透法将纤维增强体编织成所需形状,用陶瓷浆料密封,干燥后烧结。该方法与粉末冶金法的区别在于混合体采用浆料形式。其优点是不损坏增强体,工艺简单,无模具;缺点是增强体在陶瓷基体中的分布不均匀。


  (3)浆料无污渍热压成型法将纤维或织物增强体浸泡在制备好的刚瓷粉浆料中,然后将含浆料的纤维或织物增强体布成一定结构的坏体,干燥后在高温高压下热压烧结成产品。浆料浸渍热压法的优点是加热温度低于晶体陶瓷,不易损坏增强体。层压板的堆放和改造可以随意排列,纤维分布均匀,孔隙率低,获得强度高,工艺简单,不需要成型,可以生产大型零件。缺点是不能做形状太复杂的零件,基材必须是低熔点或低软化点的陶瓷。


  (4)化学气相渗透法,又称CVI(ChemicalvaporInfitration)法,是将增强纤维编织成所需形状的预成形体,放置在一定温度的反应室内,然后通过某种气源,在预成孔的纤维表面产生热分解或化学反应,沉积所需的陶瓷基质,直到预成孔完全填满,获得高密度、高强度、高韧性。


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