復(fù)合材料工藝及設(shè)備講義(PPT 115頁).ppt

1、復(fù)合材料工藝及設(shè)備,主講人：董抒華,目 錄,1 緒論 2 手糊成型工藝及設(shè)備 3 夾層結(jié)構(gòu)成型工藝及設(shè)備 4 模壓成型工藝 5 模壓成型模具與液壓機 6 層壓工藝及設(shè)備,7 纏繞成型工藝 8 纏繞設(shè)備 9 無機非金屬基成型工藝及設(shè)備,目 錄,文庫專用,4,9.1 概述 9.2 水泥基復(fù)合材料 9.3 陶瓷基復(fù)合材料,9 無機非金屬基復(fù)合材料,文庫專用,5,9.1 概述,9.1.1 發(fā)展概況,無機非金屬基復(fù)合材料，通常是指各種類型的纖維（或晶須）為增強材料，以水泥、玻璃、陶瓷、石膏等無機非金屬材料為基體，通過不同的成型方法復(fù)合而成的一類新型的多相固態(tài)材料。,文庫專用,6,傳統(tǒng)無機非金屬材料與現(xiàn)在

2、所用的許多金屬材料相比，有許多獨特的優(yōu)勢，如抗腐蝕、耐高溫等。這使得許多行業(yè)的科學(xué)家都對它情有獨鐘，然而，它也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點，又使它的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。,文庫專用,7,無機非金屬材料復(fù)合材料,特性：,1、能承受高溫，強度高,2、具有電學(xué)特性,3、具有光學(xué)特性,4、具有生物功能,文庫專用,8,文庫專用,9,F-117是一種單座戰(zhàn)斗轟炸機。設(shè)計目的是憑隱身性能，突破敵火力網(wǎng)，壓制敵方防空系統(tǒng)，摧毀嚴密防守的指揮所、戰(zhàn)略要地、重要工業(yè)目標，還可執(zhí)行偵察任務(wù)，具有一定空戰(zhàn)能力。,文庫專用,10,文庫專用,11,1 陶瓷基復(fù)合材料（Ceramic Matrix Composite）發(fā)

3、展概況,陶瓷具有高硬度、高強度、耐高溫和耐腐蝕等十分突出的優(yōu)秀性能，但它又有脆性的缺點，這限制了它的更廣泛應(yīng)用。工藝上采取陶瓷纖維加入陶瓷基質(zhì)的辦法，來增大它的韌性，取得有效的結(jié)果，既達到增韌又不降低強度。現(xiàn)在已經(jīng)可以滿足12001900高溫范圍內(nèi)使用的要求。,文庫專用,12,陶瓷基復(fù)合材料主要是以高性能陶瓷為基體，通過加入顆粒、晶須、連續(xù)纖維和層狀材料等增強體而形成的復(fù)合材料。 其復(fù)合材料的類型如圖所示。,文庫專用,13,不同增強材料的陶瓷基復(fù)合材料,連續(xù)纖維,片狀或?qū)訝罾w維,文庫專用,14,陶瓷基復(fù)合材料中，提高強度不是其目的，最主要的是提高其韌性。,炭纖維和陶瓷纖維（晶須）增強陶瓷基復(fù)合

4、材料有較高的韌性。但炭纖維和陶瓷基體之間相容性較差，且其成本高。所以重點研究和開發(fā)陶瓷纖維（晶須）增強陶瓷基復(fù)合材料。,文庫專用,15,所用的陶瓷纖維（或晶須）有SiC、Si3N4和Al2O3等。,陶瓷基復(fù)合材料主要有四大系列：Al2O3-ZrO2系列；SiC-SiC系列； Si3N4系列；SiC- Si3N4系列。其成型方法有：燒結(jié)法、熱壓法、反應(yīng)燒結(jié)法、化學(xué)氣相沉積法和浸漬法等。,文庫專用,16,氧化鋯陶瓷刀具,氧化鋯陶瓷刀具,文庫專用,17,2. 水泥基復(fù)合材料（Glassfiber Reinforced Cement）發(fā)展概況,1964年，丹麥Krenchel博士應(yīng)用復(fù)合材料理論探討了

5、纖維增強無機與有機膠凝材料的機理。 1967年英國的Majumdar試制成功含鋯的抗堿玻璃纖維，并研究了抗堿玻璃纖維增強波特蘭水泥砂漿，取得了專利。 1971年此種復(fù)合材料開始小規(guī)模生產(chǎn)。,文庫專用,18,我國在50年代曾探索用中堿玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥砂漿。進入80年代用抗堿玻璃纖維增強低堿鋁硅酸鹽水泥。,纖維增強水泥基復(fù)合材料的纖維種類有：石棉纖維、纖維素纖維、鋼纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維、炭纖維、Kevlar纖維和植物纖維等。,文庫專用,19,成型工藝方法：噴射法、預(yù)拌法、注射法、鋪網(wǎng)法、纏繞法、離心法、抄取法和流漿法。,文庫專用,20,二、陶瓷基和水泥基復(fù)合材料性能及其應(yīng)用,1.陶

6、瓷基復(fù)合材料性能及應(yīng)用,文庫專用,21,稀土離子摻雜YAG透明 陶瓷的顯微結(jié)構(gòu),無壓燒結(jié)氮化硅陶瓷材料 的顯微結(jié)構(gòu),文庫專用,22,碳化物陶瓷制品（SiC密封件、SiC軸承球、SiC燃燒室）,Si3N4及陶瓷制品,文庫專用,23,2. 水泥基復(fù)合材料性能及應(yīng)用,特點：輕質(zhì)高強、具有良好的斷裂韌性。,增強材料：石棉纖維、玻璃纖維和有機合成纖維等。,（1）玻璃纖維增強水泥的性能及應(yīng)用,廣泛用于建筑物中。,文庫專用,24,文庫專用,25,文庫專用,26,文庫專用,27,文庫專用,28,（2）石棉水泥基復(fù)合材料性能及應(yīng)用,由于石棉粉塵的危害性，使其應(yīng)用受到了限制。 主要應(yīng)用：石棉瓦、石棉水泥管。,文庫

7、專用,29,（3）鋼纖維水泥復(fù)合材料性能及應(yīng)用,鋼纖維水泥復(fù)合材料是由鋼纖維與水泥砂漿或混凝土所組成。通常稱為“鋼纖維增強混凝土”（Steel Fiber Reinforced Concrete）。,主要應(yīng)用領(lǐng)域：隧道、巷道、機場跑道、橋梁、高速公路等。,文庫專用,30,（4）聚丙烯纖維水泥復(fù)合材料性能及應(yīng)用,是由聚丙烯纖維與水泥砂漿或混凝土所組成。統(tǒng)稱為聚丙烯纖維增強混凝土（Polypropylene Fiber Reinforced Concrete）。,特點：抗沖擊強度增大、韌性增高。,主要應(yīng)用領(lǐng)域：可做半承重的預(yù)制品，還可用于現(xiàn)場澆注、地板和復(fù)合樓板等。,文庫專用,31,9.3 陶瓷基

8、復(fù)合材料,陶瓷基復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀 陶瓷基復(fù)合材料所用原材料 陶瓷基復(fù)合材料成型工藝及設(shè)備 連續(xù)纖維增強陶瓷基復(fù)合材料生產(chǎn)工藝,文庫專用,32,重點： 陶瓷基復(fù)合材料纖維（晶須）與基體間的相容性；低溫制備技術(shù)；陶瓷纖維與陶瓷基體復(fù)合過程中的匹配原則；陶瓷基復(fù)合材料成型方法及燒結(jié)原理。,文庫專用,33,難點： 低溫制備技術(shù)；陶瓷纖維與陶瓷基體復(fù)合過程中的匹配原則；陶瓷基復(fù)合材料燒結(jié)過程及原理。,9.3.1 陶瓷基復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀,9.3.1 陶瓷基復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀,文庫專用,35,陶瓷基復(fù)合材料主要是以高性能陶瓷為基體，通過加入顆粒、晶須、連續(xù)纖維和層狀材料等增強體而形成的復(fù)合材料。,文庫專用,3

9、6,我國在20世紀70年代開始重視先進陶瓷材料研究，取得了一系列創(chuàng)新性成果。纖維補強陶瓷基復(fù)合材料在我國獨創(chuàng)性地應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈上，被列入為定型產(chǎn)品，并另被應(yīng)用于各類衛(wèi)星天線窗的保護框上。,文庫專用,37,假如一輛普通的汽車在沙漠中行駛，在零部件不壞的前提下最怕遇到什么問題？,文庫專用,39,近十年來，我國以發(fā)動機用陶瓷零部件的研制為契機，研制成功一系列新的陶瓷材料，并帶出許多應(yīng)用。,廣州本田新雅閣發(fā)動機,“梟龍”戰(zhàn)斗機,發(fā)動機,文庫專用,41,2004年3月我國國防科技工業(yè)領(lǐng)域惟一的女院士、西北工業(yè)大學(xué)教授張立同率領(lǐng)的科技創(chuàng)新團隊，以“耐高溫長壽命抗氧化陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)研究”榮獲國家技術(shù)

10、發(fā)明一等獎。,氮化硅與碳化硅基陶瓷材料應(yīng)用于機械密封、金屬加工切削和金屬冶煉工業(yè)中。氧化鋁、氧化鋯基增韌陶瓷部件應(yīng)用于集成電路基片、光纖連接器關(guān)鍵部件、汽車工業(yè)和石油工業(yè)等許多領(lǐng)域。,文庫專用,43,不足： 與其他復(fù)合材料相比，陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展較慢。,原因：制備工藝復(fù)雜；缺少耐高溫的纖維。,文庫專用,44,研究方向： 主要集中于纖維與基體之間的相容性；低溫制備技術(shù)；纖維表面處理技術(shù)。,文庫專用,45,(1)要大力提高陶瓷纖維或晶須的性能。,1. 纖維（晶須）與晶體間的相容性,(2)必須考慮纖維或晶須與基體在化學(xué)上和物理上的相容性。,文庫專用,46,低溫制備技術(shù)的研究，近年來十分活躍。,2.

11、 低溫制備技術(shù),文庫專用,47,目的：主要改善纖維（晶須）與基體在物理上和化學(xué)上的相容性，提高纖維（晶須）與基體的結(jié)合強度，減少或避免纖維與基體之間的有害化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，從而提高復(fù)合材料的性能。,3. 纖維（晶須）表面處理技術(shù),文庫專用,48,常用的表面處理方法有：化學(xué)氣相沉淀、化學(xué)氣相浸漬、化學(xué)反應(yīng)沉積、熔態(tài)浸漬、等離子噴涂、電鍍和化學(xué)鍍等。,文庫專用,49,原材料如何？,文庫專用,50,1. 增強材料,陶瓷基復(fù)合材料所用增強材料 有：Al2O3、SiO2、TiO2、ZnO、ZrO2等氧化物晶須和Si3N4、SiC、TaC和BN等非氧化物晶須。 所用纖維有C纖維、B纖維、SiC纖維、BN纖維

12、和Al2O3纖維等。,9.3.2 陶瓷基復(fù)合材料所用原材料,文庫專用,51,晶須放大照片,碳化硅晶須樣品,文庫專用,52,2. 基體材料,常用的有SiC、Si3N4、 Al2O3、C、BN、 ZrO2、MgO和SiO2等。,碳化硅（SiC）是一種非常硬而脆的材料。在還原氣氛中，碳化硅具有很好的耐燒蝕與化學(xué)腐蝕能力。,2. 基體材料,文庫專用,53,碳化硅陶瓷的特點 高溫強度高，在1400時抗彎強度仍保持在500600MPa，而其它陶瓷材料到12001400 時強度水平顯著降低。 具有很高的熱傳導(dǎo)能力，在陶瓷中僅次于氧化鈹陶瓷。 具有較好的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性和抗蠕變性能。,碳化硅,文庫專

13、用,54,強度高，反應(yīng)燒結(jié)氮化硅室溫抗彎強度為200 MPa，到1200-1350仍保持較高強度。熱壓氮化硅室溫抗彎強度可達500 MPa。 抗熱震性能和抗高溫蠕變性能比其它陶瓷材料好； 硬度高，摩擦系數(shù)低，為0.1-0.2，是一種極其優(yōu)良的耐磨材料； 具有自潤滑性，可在無潤滑的磨損條件下工作；,氮化硅陶瓷的特點,文庫專用,55,具有良好的耐腐蝕性能，除HF外，可耐所有無機酸和某些堿性溶液的腐蝕； 可抵抗熔融有色金屬的侵蝕； 抗氧化溫度高達1000 ； 良好的電絕緣性能。,文庫專用,56,3. 陶瓷纖維（晶須）與陶瓷基體復(fù)合過程中的匹配原則,（1）增強材料彈性模量要高。 （2）增強材料和基體材

14、料熱膨脹系數(shù)相近。 （3）在制造過程中，應(yīng)避免纖維或晶須與基體在高溫處理時兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 （4）確保增強材料與基體材料界面之間的結(jié)合強度。,文庫專用,57,工藝如何？,文庫專用,58,9.3.3 陶瓷基復(fù)合材料成型工藝及設(shè)備,陶瓷基復(fù)合材料的成型方法主要有：注漿法、浸漬法、氣相沉積法和熱壓法等。,陶瓷和粉末冶金工藝通常包括粉末制備、坯塊成型和燒結(jié)工藝三個工序。,文庫專用,59,1. 注漿成型（Slip Casting）,注漿成型是氧化鋁陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低；此法易于成型大尺寸、外形復(fù)雜的薄壁部件。,注漿成型包括石膏模制做、粉漿制備和粉漿澆注。注漿成型的關(guān)鍵是漿料的

15、制備。在制備漿料時，需要加入分散懸浮劑、粘結(jié)劑、除氣劑和滴定劑。,文庫專用,60,成型過程：將物料和水經(jīng)研磨后制成一定濃度的懸浮粉漿，注入具有所需形狀的石膏模具，空心注漿時，在模壁吸附漿料達要求厚度時，還需將多余漿料倒出；拆開模具取注件，干燥，燒結(jié)。,文庫專用,61,注漿成型工藝過程,注漿成型研究論文,文庫專用,62,為縮短吸漿時間，提高注件質(zhì)量，可采用壓力注漿、離心注漿和真空注漿。,離心成型（Centrifugal casting）也稱為離心注漿成型。是將料漿注入容器中，利用大的離心力使固態(tài)顆粒沉降在容器內(nèi)壁而成型，較適合于空心柱狀部件，不足之處是坯體的密度沿離心方向變化。,文庫專用,63,

16、2. 壓力滲濾工藝(Pressure filtration)和離心成形(Centrifugal casting),壓力滲濾工藝綜合了注漿和注射工藝的優(yōu)點，可得到異形的復(fù)合材料制品，可避免超細粉或晶須在整個制備過程中發(fā)生團聚和再團聚現(xiàn)象。特別適合于晶須增韌陶瓷基復(fù)合材料的成型。,文庫專用,64,壓力滲濾法生產(chǎn)過程： 首先將晶須(短切纖維)預(yù)成型為坯件，然后經(jīng)表面處理，置于石膏模具中，在壓力作用下使料漿充滿晶須(短切纖維)預(yù)成型坯件的縫隙。料漿中的液體經(jīng)過過濾器排入過濾腔，而留在模具內(nèi)的經(jīng)加壓燒結(jié)形成晶須(短切纖維)補強陶瓷基復(fù)合材料。,文庫專用,65,壓力滲濾工藝示意圖,1-加壓器；2-壓頭活塞

17、；3-泥漿及預(yù)成型坯件； 4-過濾器；5-過濾腔；6-石膏模具,文庫專用,66,將晶須或短切纖維進行預(yù)處理，然后采用分散技術(shù)分布于陶瓷基體料漿中，再利用上圖所示的裝置直接加壓滲濾，經(jīng)過燒結(jié)后也可以獲得晶須(短團纖維)補強陶瓷基復(fù)合材料。,特點：可避免粉料團聚和重團聚現(xiàn)象，坯體密度高，非常適合于晶須和纖維補強復(fù)合材料的成型。,文庫專用,67,3.流延法成型（Tape Casting/Doctor Blade）,流延法成形與注漿成形類似，不同之處在于所成型的制品形狀、尺寸及溶劑排除方式不同，要獲得膜厚度在10微米以下的陶瓷膜必須用流延法。,文庫專用,68,它是將超細粉中混入適當?shù)恼辰Y(jié)劑制成流延漿料

18、，然后通過固定的流延嘴及依靠料漿本身的自重將漿料刮成薄片狀流在一條平移轉(zhuǎn)動的環(huán)形鋼帶上。經(jīng)過上下烘干道，鋼帶又回到初始位置時就得到所需的薄膜坯體。,工藝過程：,文庫專用,69,特點：是可以進行材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計；比干壓成型獲得的坯體密度高；可制得厚度為0.05mm以下的薄膜；機械化和自動化程度較高。,文庫專用,70,燒結(jié)是陶瓷工藝中最重要的工序。所謂燒結(jié)就是指在高溫作用下，瓷料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化并由松散狀態(tài)逐漸致密化，且機械強度大大提高的過程。,(1) 燒結(jié)過程及原理,4.燒結(jié)工藝,文庫專用,71,一般燒結(jié)的驅(qū)動力為體系的表面能和缺陷能。 粉末燒結(jié)從熱力學(xué)角度分析是系統(tǒng)自由能降低

19、的過程，即由不穩(wěn)定的高能狀態(tài)向穩(wěn)定的低能狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程。,燒結(jié)過程及原理,文庫專用,72,根據(jù)燒結(jié)時是否存在明顯的液相，燒結(jié)過程可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。,固相燒結(jié)過程，在升溫階段發(fā)生水分和有機物的蒸發(fā)和揮發(fā)，成型劑和吸附氣體的排除，顆粒內(nèi)應(yīng)力的消除，再結(jié)晶等過程。,固相燒結(jié),文庫專用,73,球形顆粒的燒結(jié)模型,中期變化,燒結(jié)前,燒結(jié)后期孔隙球化,坯體燒結(jié)過程示意圖,文庫專用,75,在高溫保溫時，液相燒結(jié)過程的三個階段： 形成液相和顆粒重排； 固相在液相中的溶解和析出； 固相骨架的形成。 在冷卻階段，液相凝固。,液相燒結(jié),文庫專用,76,燒結(jié)三階段,文庫專用,77,小結(jié),陶瓷基復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀

20、； 陶瓷基復(fù)合材料所用原材料； 注漿成型、壓力滲濾成型、流延成型； 燒結(jié)過程及原理。,文庫專用,78,回顧與思考,1.通過哪些途徑可提高陶瓷基復(fù)合材料韌性？ 2.查閱資料，綜述陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展前沿及應(yīng)用。,文庫專用,79,為了加速瓷料的燒結(jié)、提高瓷件的致密度，還常常通過給瓷料加高溫的同時施加外力的方式進行瓷料的燒結(jié)，尤其對一些難于燒結(jié)的材料，加壓燒結(jié)具有無可比擬的優(yōu)越性。這就是所謂的熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)。前者是一維單向施加壓力；后者是三維方向加壓。,文庫專用,80,（2）燒結(jié)方法及設(shè)備,1）熱壓法 加壓成型和加熱燒結(jié)同時進行的工藝。,優(yōu)點： 所需成型壓力?。唤档蜔Y(jié)溫度、縮短燒結(jié)時間；容

21、易獲得接近理論密度、氣孔率接近于零的燒結(jié)體；容易得到細晶粒的組織和實現(xiàn)晶體的取向效應(yīng)、可獲得具有良好機械性能、電性能的制品；,文庫專用,81,缺點：生產(chǎn)效率低、成本高。,可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸較精確的制品。,文庫專用,82,2）干壓成形(Dry Pressing),干壓成形又稱為模壓成形，是將粉料填充到模具內(nèi)部后，通過單向或雙向加壓，將粉料壓成所需形狀。這種方法操作簡便，生產(chǎn)效率高，易于自動化，是常用的方法之一。但干壓成形時粉料容易團聚，坯體厚度大時內(nèi)部密度不均勻、制品形狀可控精度差，且對模具質(zhì)量要求高，復(fù)雜形狀的部件模具設(shè)計較困難。,文庫專用,83,干壓成形的粉料含水量應(yīng)嚴格控制，一般應(yīng)干燥至

22、含水量不超過12(質(zhì)量分數(shù)）為宜。,文庫專用,84,加壓方式對坯體密度的影響,文庫專用,85,此外，干壓時壓模下落速度緩慢些為好，加壓速度過快會導(dǎo)致坯體分層、坯體內(nèi)夾雜氣泡、表面致密而中間松散等缺陷。批量生產(chǎn)時加壓應(yīng)均勻一致，否則會引起瓷件薄厚不均勻造成廢品。,文庫專用,86,自本世紀30年代開始采用等靜壓成型。一般等靜壓指的是濕袋式等靜壓(wetbag isostatic pressing,也叫濕法等靜壓)，就是將粉料裝入橡膠等可變形的容器中，密封后放入液壓油或水等流體介質(zhì)中，加壓獲得所需的坯體。這種工藝最大的優(yōu)點是粉料不需要加粘合劑、坯體密度均勻性好、所成形制品的大小和材質(zhì)幾乎不受限制并具

23、有良好的燒結(jié)體性能。,等靜壓成形(Isostatic Pressing),文庫專用,87,等靜壓成形原理示意圖,文庫專用,88,但此法僅適用于簡單形狀制品，形狀和尺寸控制性差，而且生產(chǎn)效率低、難于實現(xiàn)自動化批量生產(chǎn)。因而出現(xiàn)了干袋式等靜壓的方法(干式等靜壓)。,文庫專用,89,這種成形方法是將加壓橡膠袋封緊在高壓容器中，加料后的彈性模具送入壓力室中，加壓成形后退出來脫模。也可將模具固定在高壓容器中，加料后封緊模具加壓成形，這時模具不和加壓液體直接接觸，可以減少模具的移動，不用調(diào)整容器中的液面和排除多余的空氣，因而能加速取出壓好的坯體，可實現(xiàn)連續(xù)等靜壓。,文庫專用,90,但是這種方法只是在粉料周

24、圍受壓，粉體的頂部和底部都無法受到壓力。而且這種方法只適用于大量壓制同一類型的產(chǎn)品，特別是幾何形狀簡單的產(chǎn)品，如管子、圓柱等。,文庫專用,91,等靜壓成形設(shè)備示意圖,濕袋式等靜壓,干袋式等靜壓,文庫專用,92,熱等靜壓燒結(jié)法,等靜壓成型是使粉料在各向同時均勻受壓的一種成型工藝，有干袋法和濕袋法兩種。 傳遞壓力的介質(zhì)為液體時，稱為液等靜壓成型；傳遞壓力介質(zhì)為氣體或彈性體，稱為均衡壓制成型。,文庫專用,93,文庫專用,94,在制備一些陶瓷時(如SiC、Si3N4和莫來石等)，人們還常常利用反應(yīng)燒結(jié)的方法使材料合成和燒結(jié)同時完成。這種方法是先將原材料(如制備Si3N4時使用Si粉)粉末以適當方式成形

25、后，在一定氣氛中(如氮氣)加熱發(fā)生原位反應(yīng)合成所要的材料并同時發(fā)生燒結(jié)。它的最大優(yōu)點是能夠很精確地控制制品的尺寸變化，但燒成致密度不高一般低于90。,文庫專用,95,3）活化燒結(jié)法（反應(yīng)燒結(jié)或強化燒結(jié)）,它是指能提高燒結(jié)效率、使陶瓷材料性能發(fā)生顯著改善的一種燒結(jié)工藝。,原理： 在燒結(jié)前或在燒結(jié)過程中，采用某些物理或化學(xué)方法，使反應(yīng)物的原子或分子處于高能狀態(tài)，利用這種高能狀態(tài)的不穩(wěn)定性，容易釋放出能量而變成低能態(tài)，作為強化燒結(jié)的新的驅(qū)動力。,文庫專用,96,反應(yīng)燒結(jié)與其他燒結(jié)工藝相比，其主要特點：,反應(yīng)燒結(jié)時，質(zhì)量增加； 燒結(jié)坯件不收縮，尺寸不變； 物質(zhì)遷移過程發(fā)生在長距離范圍內(nèi)，反應(yīng)速度取決于

26、傳質(zhì)和傳熱過程； 液相反應(yīng)燒結(jié)液相和固相間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,文庫專用,97,9.3.4 連續(xù)纖維增強陶瓷基復(fù)合材料生產(chǎn)工藝,1.概述,優(yōu)點：耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、高硬度、韌性高、可機械加工等。,連續(xù)纖維增強陶瓷基復(fù)合材料所用的增強纖維主要有Al2O3纖維、SiC纖維、Si3N4纖維和碳纖維等，所用基體材料主要有Al2O3陶瓷、 SiC陶瓷和 Si3N4陶瓷等。,文庫專用,98,2. 連續(xù)纖維增強陶瓷基復(fù)合材料生產(chǎn)工藝,使用最多的工藝方法有：化學(xué)氣相沉積法（CVD法）、化學(xué)氣相滲透法（CVI法）、直接熔融氧化法(LANXIDE法）和溶膠凝膠與有機聚合物先驅(qū)轉(zhuǎn)化法（有機聚合物高溫裂解法）。,文庫專

27、用,99,（1）化學(xué)氣相沉積法CVD(Chemical Vapor Depositon),C纖/SiC氣相沉積原理圖示,它是將連續(xù)纖維（或晶須）制成預(yù)成型坯體，而后置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，通過高溫條件下的氣相反應(yīng)形成復(fù)合材料基體物質(zhì)沉積，填充于骨架纖維中，從而直接獲得陶瓷基復(fù)合材料制品。,文庫專用,100,（2）化學(xué)氣相浸漬法 (Chemical Vapor Impregnation,CVI) CVI法是在CVD法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的； CVI法主要有六種，最具代表性的為等溫CVI法（ICVI）和熱梯度強制對流CVI法（FCVI）,文庫專用,101,原理：利用CVD的原理，設(shè)法使氣相物質(zhì)在加熱的纖維

28、表面或附近發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成基體物質(zhì)沉積于骨架纖維中，從而獲得陶瓷基復(fù)合材料制品。,化學(xué)氣相浸漬法 (Chemical Vapor Impregnation, CVI) 以在1200 - 1400 K的溫度下制備SiC陶瓷基復(fù)合材料為例： CH3Cl3Si(g) + H2(g) SiC(s) + 3HCl(g) + H2(g) 有的時候還可以用原料氣，如氧化鋁基體復(fù)合材料的制備，在 950 - 1000 和 23 kPa 的壓力下: H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO (g) 2AlCl3(g) + H2O (g) Al2O3(s) + 6 HCl(g) 2AlCl3(g) + 3H2(g) + 3CO2(g) Al2O3(s) + 3CO(g) + 6HCl(g),文庫專用,103,ICVI工藝又稱靜態(tài)法，是將被浸漬的預(yù)制件放在等溫室中，反應(yīng)物氣體通過擴散滲透到多孔預(yù)制件中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并沉積，反應(yīng)副產(chǎn)物氣體也通過擴散逸出； 由于傳質(zhì)過程