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什么是陶瓷基复合材料

20210519期来自:安徽科技报

经过漫长的发展,现代陶瓷完成了在性能和结构上的飞跃,在人们生活的方方面面扮演着重要的角色。现代陶瓷材料耐高温、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、相对密度轻,这些优良性能使它脱颖而出。但陶瓷的一大特性

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脆性,又令陶瓷材料的使用受到限制。在这样的背景下,陶瓷基复合材料应运而生。

什么是陶瓷基复合材料?

陶瓷基复合材料是一种是有陶瓷成分的复合材料。瓷基复合材料可以由任何一种陶瓷成分来构成,一般碳和碳纤维也被认为是陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷,这一名称指出了从陶瓷基体到陶瓷基复合材料的秘诀,即在陶瓷基体中引入第二相材料,使之增强、增韧。为了实现这一转变,需要考虑的问题很多,比如在多相复合陶瓷的研究中,首先必须考虑的是两个或两个以上的相之间在化学上的相容性(在制造和使用温度下,纤维与基体两者不发生化学反应及不引起性能退化)及物理上的相容性(两者的热膨胀和弹性匹配,通常希望使纤维的热膨胀系数和弹性模量高于基体)。为了得到可信的数据,不仅要通过热力学计算粗略估计,还必须通过实验来反复验证。

陶瓷基复合材料有哪些应用?

陶瓷基复合材料以优异的耐高温和耐磨损性能取胜于其他复合材料,为航天航空事业做出了重大贡献。人造地球卫星、载人宇宙飞船等的发射成功,就离不开被称为“烧蚀材料”的陶瓷基复合材料,它可以在1200℃至1900℃的条件下使用。所以即使当宇宙飞行器从外层空间返回地球,和大气层产生剧烈摩擦,放出惊人热量的时候,“烧蚀材料”也能保护飞行器本体。

除了用于航空航天部件,陶瓷基复合材料还可用于滑动构件、发动机部件和刀件具等。在汽车工业领域,先进复合材料制成的制件可以代替同样性能的钢制件,而且比原本的钢制件减重70%左右,工艺上亦可一次成型。此外,先进复合材料在化工、纺织业、医疗和精密仪器等领域也发挥着不可估量的作用。

目前针对先进复合材料的研究十分活跃,正由宏观复合向微观复合发展,由増强性的双元混杂向超混杂复合发展,由结构复合向多功能复合发展。 (胡晓艳)

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