單純的陶瓷材料被描述為:高模量、高硬度、抗疲勞、耐腐蝕
、耐氧化和可以在高溫下操作的性能。但是它們也有致命的弱點(diǎn)限
制了它們的使用,如不能在有較大拉伸應(yīng)力的情況下使用。陶瓷的
基體問題是它們的斷裂韌度太低,以至于有一點(diǎn)點(diǎn)裂紋時(shí)便容易斷
裂。這就導(dǎo)致了高強(qiáng)度擴(kuò)散和抗熱振、機(jī)械振蕩的能力很差。工程
師們很久以前就認(rèn)識(shí)到這個(gè)缺點(diǎn),在建筑中,像石頭和水泥的陶瓷
材料很少應(yīng)用于承受拉伸應(yīng)力。對(duì)于水泥,這方面的能力有所提高
,主要通過(guò)鋼筋來(lái)增強(qiáng),最近采用聚合物基復(fù)合材料的棒材。對(duì)于
輕負(fù)荷的構(gòu)件已經(jīng)有了明顯提高,它們有分散的石棉纖維、鋼纖維、
玻璃纖維和碳纖維,已經(jīng)能夠承受較輕的拉伸應(yīng)力。
由連續(xù)纖維增強(qiáng)的陶瓷基體可以明顯地改善它的缺點(diǎn),單純的
陶瓷材料有線性應(yīng)力一應(yīng)變曲線,并且在低應(yīng)變水平就發(fā)生失效突
變,但是,陶瓷基復(fù)合材料表現(xiàn)出非線性應(yīng)力應(yīng)變現(xiàn)象,并且大量
區(qū)域處在曲線之下,表明在破裂的時(shí)候吸收了大量的能量,并且材
料有較少的突變失效模型。
陶瓷基復(fù)合材料的增強(qiáng)相包括連續(xù)纖維、非連續(xù)纖維、晶須和
粒子。陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用的主要纖維有碳纖維、碳化硅纖維、鋁
基纖維、硼硅化鋁纖維、石英纖維和耐堿玻璃纖維。非連續(xù)的陶瓷
基復(fù)合材料纖維主要是二氧化硅基的,主要的晶須增強(qiáng)相是碳化硅
,特殊增強(qiáng)相包括碳化硅、碳化鋯、碳化鉻、二氧化鉻和二氧化鋯
。 ’
一大批陶瓷可作為基體材料,包括氧化鋁、玻璃、玻璃一陶瓷
、富鋁紅柱石(硅酸鋁)、堇青石(硅酸鋁鎂)、釔鋁紅柱石、硅酸鋁
鋇、硅酸鋁鎂鋇、硅酸鋁鈣、硅酸鋁鍶鋇(BSAS,或鋇長(zhǎng)石)、黑玻
璃(碳氧化硅或者Si一(卜一C)、氮化硅、碳化硅、氧化硅黏合碳化
硅、碳化硅和硅、碳化鉿、碳化鈦、碳化鋯、二氧化鉿、二氧化鋯
、焦硅酸鉬。
最成熟的陶瓷基復(fù)合材料有碳化硅基礎(chǔ)纖維增強(qiáng)的碳化硅基體
和碳纖維增強(qiáng)的碳化硅。
(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)
合作站點(diǎn):http://www.xianweijing.org/