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。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料已用作液体火箭发动机喷管、导弹天线罩、航天飞机鼻锥、飞机刹车盘和高档汽车刹车盘等,成为高技术新材料的一个重要分支。 成型方法
陶瓷基复合材料的成形方法分为两类:一类是针对陶瓷短纤维、晶须、颗粒等增强体,复合材料的成形工艺与陶瓷基本相同,如料浆浇铸法、热压烧结法等;另一类是针对碳、石墨、陶瓷连续纤维增强体,复合材料的成形工艺常采用粉末冶金法、料浆没渗法、料浆浸溃热压烧结法和化学气相渗透法。 (1)粉末冶金法,又称为压制烧结法或混合压制法,广泛应用于制备特种陶瓷以及某些玻璃陶瓷。方法是将作为基体的陶瓷粉末和增强材料以及加人的粘接剂混合均匀,冷压制成所需形状,然后进行烧结或直接热压烧结制成陶瓷基复合材料。前者称为冷压烧结法,后者称为热压烧结法。热压烧结法时,在压力和高温的同时作用下,致密化速度可得到提高,从而获得无气孔、细晶粒、具有优良力学性能的制品。但用粉末冶金法进行成形加工的难点在于基体与增强材料不易混合,同时,品须和纤维在混合或压制过程中,尤其是在冷压情况下容易折断。
(2)料浆投渗法,将纤维增强体编织成所需形状,用陶瓷浆料投密,干燥后进行烧结。该方法与粉末冶金法的不同之处在于混合体采用浆料形式。其优点是不损伤增强体,工艺较简单,无须模具;缺点是增强体在陶瓷基体中的分布不大均匀。