陶瓷基复合材料制备.pptxVIP

第三章陶瓷基复合材料制造工艺

1、熔点5、热膨胀系数

2、挥发性6、蠕变特性

3、密度7、强度

4、弹性模量8、断裂韧性

9、基体与增强相之间的相容性

①化学稳定性

②热相容性

③与环境的相容性：内部的和外部的，外部的相容性

是指氧化和蒸发性能

第三章陶瓷基复合材料制造工艺

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

是一种被广泛应用的工艺。适用于连续纤维、长纤维、短

纤维、颗粒或晶须增强的陶瓷基复合材料。

粉末制备

(增强相+基体

+粘结剂)

压制

(单向、双向

等静压)

后处理

(二次

加工)

烧结

(温度，时间)

成品

颗粒形状

粉末生产方式

球状

液滴状

板片状

碟状

角状

树枝状

多孔海绵状

不规则形状

气相沉积、液相沉淀

气体雾化、置换沉淀

机械研磨

旋涡研磨

机械粉碎

电解

氧化物还原

液体雾化

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

粉末制备

粉体：粉体是介于致密体与

胶体之间的颗粒集合物，其

颗粒当量直径在0.1微米和1毫米之间。

表3-1颗粒形状和粉末生产方式

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

陶瓷粉末制备方法

粉体的性能直接影响陶瓷的性能，制备高纯、超细、组分

均匀分布、无团聚的粉体是获得优良陶瓷基复合材料的关键的

第一步。

制粉的方法：

□机械法：工艺简单、产量大。

口化学法：可获得性能优良的高纯、超细、组分均匀的

粉料。

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

陶瓷粉末制备方法

机械法最常用的是球磨和搅拌震动磨。

化学法可分为固相法、液相法和气相法三种。

液相法是目前工业上和实验室中广泛采用的方法，主

要用于氧化物系列超细粉末的合成。

气相法多用于制备超细、高纯的非氧化物陶瓷材料。

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

压制工艺

单向或双向的模压

等静压制、振动压制、粉末轧制及粉浆浇注

◆压制过程中粉末行为

①颗粒间位移，密度增加，压力不变

②颗粒间产生磨擦位移，密度继续增加，压力升高

③颗粒产生弹性变形，压制过程的本质变化，密度不再

提高，压力增加很快

④颗粒发生塑性变形和脆性断裂

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

压制压力与压坯密度的变化

成形压力

图3-1压坯密度随成形压力的变化

3.1普通工艺介绍

相对密度

3.1普通工艺介绍

3.1.1粉末冶金工艺(冷压与烧结工艺)

影响压制过程的因素

粉体的物理特性，硬度、纯度、形状、松装密度

成形剂(润滑剂)

加压方式与压力的大小

加压速度

3.1普通制备工艺

3.1.1粉末冶金(冷压烧结)

烧结过程

烧结过程：是指粉末压坯的适当的温度和气氛条件下，

加热一段时间内发生的变化现象和过程。

3.1普通制备工艺

3.1.1粉末冶金(冷压烧结)

烧结热力学

烧结是一个体系自由能减少的过程。

缩颈增大，颗粒表面平直化而使比表面积减少

烧结体内孔隙总体积与总表面积减少

颗粒内晶格畸变消除

烧结机制

粘性流动

扩散：体积扩散、表面扩散、晶界扩散

塑性流动

3.1普通工艺介绍

3.1.2热压工艺(Hotpressing)

热压工艺：压力与温度同时作用于粉体，加快了粉体的致

密化速度，使得产品的致密度更高，同时晶粒尺寸也更小。

浆体浸渍热压工艺：

制备增强纤维均匀排列在基体中的混合料

混合料的热压

3.1普通工艺介绍

3.1.2热压工艺(Hotpressing)

图3-2Aschematicoftheslurryinfiltrationprocessofmakingafiber-reinforced

glassandglass-ceramiccomposite.

Glassimpregnatedfibertape

Pressure

Glass

Fibers

BinderbumoutGraphitedie500℃

Stackofglassim-pregnated

fibertapes

Hotpressing800-925℃

Fiber/glasscomposite

slurry

tank

3.1普通工艺介绍

3.1.2热压工艺(Hotpressing)

压力与加热温度是最重要的参数。

Time,min

图3-3氧化铝/玻璃陶瓷复合材料热压