先进陶瓷材料具有高硬度、高强度、高模量、密度小、耐高温、抗腐蚀、耐辐射、热膨胀系数小等优异性能以及特殊的光、电、热、磁、声等功能效应,广泛地应用于电子、信息、宇航、核能等高技术领域,特别是用作许多高技术的关键材料[96]。然而,陶瓷材料的致命弱点——脆性,极大地限制了其在实际工程中的应用。因此,陶瓷材料的强韧化问题成为材料学者研究的一个重要课题,陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)便随着这个课题的解决应运而生。陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相,使之增强、增韧的多相材料,又称为多相复合陶瓷(Multi Phase Composite Ce- ramic)或复相陶瓷[10]。陶瓷基复合材料是目前倍受重视的新型耐高温结构材料,被认为是21世纪航空、航天、汽车等领域高温部件最有希望的候选材料和“最终材料的梦想”[97]。
陶瓷基复合材料的品种繁多,分类方法也很多,常见的分类方法有以下几种[98]:
1.按材料的功能和作用分类
1)功能陶瓷复合材料。具有各种特殊性能(如光、电、磁、热、生物、阻尼、屏蔽等)。
2)结构陶瓷复合材料。用于制造各种受力构件。
3)生物陶瓷复合材料。用于生物医学领域。(www.xing528.com)
2.按增强材料形态分类
1)颗粒增强陶瓷基复合材料。
2)短切纤维和晶须增强陶瓷基复合材料。
3)连续纤维及其编织体增强陶瓷基复合材料。
在以上陶瓷基复合材料中,采用短切纤维或晶须增强的陶瓷基复合材料,尽管具有工艺简单、烧成温度低和增强相易于分散等优点,但是对材料断裂韧度的改善始终不够理想[99],而连续纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous-Fibre-Reinforced CMCs,CFRCMCs)因其在很大程度上克服了单相陶瓷材料韧性低的缺点,同时又保持了陶瓷基体耐高温、低密度、热稳定性好等优点而受到极大关注,近年来许多材料学者均致力于通过纤维及其编织物来增强增韧陶瓷材料的研究[100]。本章主要讨论连续纤维及其编织体增强陶瓷基复合材料的制备原理、工艺及其性能。
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