陶瓷基复合材料是不是结构

如题所述

陶瓷基复合材料是不是结构
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)
打不碎的陶瓷基复合材料讲了什么科学知识由纤维增强陶瓷的陶瓷基复合材料既可保留陶瓷材料耐高温、高硬高强和耐磨蚀的性能,同时又克服了陶瓷的脆性,陶瓷基复合材料可满足1200℃~1900℃的使用条件。
人造地球卫星、载人宇宙飞船等的发射成功,取决于称为“烧蚀材料”的陶瓷基复合材料,当宇宙飞行器从外层空间返回地球时,稠密的大气层是它的必经之地,高速的飞行速度使飞行器和空气之间产生强烈的摩擦,由此而放出的热量瞬间可高达8000℃~10000℃,“烧蚀材料”此时吸收大量的热烧掉自己的一部分,与些同时使周围的温度降低,以保证飞行器本体安然无恙。陶瓷基复合材料除了用于航空航天部件,还可用于滑动构件、发动机部件和刀件具等。法国用长纤维增强碳化硅复合材料作为超高速列车的制动机,其优异的摩擦磨损特性是传统制动件无法相比的。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,但由于价格昂贵使其应用受到一定限制。先进复合材料为航天航空事业做出了重大贡献,最新研究结果表明,在某些特种飞机上先进复合材料用量已占50%以上,美国最新生产的具有隐身功能的轰炸机B-2,其机体的结构材料几乎全是复合材料。当今先进复合材料已广泛扩展到其他领域,如用复合材料制成的箭,其箭杆重量减轻4%,命中率也大大提高。在汽车工业领域,用先进复合材料制成的制件代替同样性能的钢制件,可减重70%左右,而且在工艺上可一次成型,可用来制造汽车车体、受力构件、发动机架和内部构件。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。先进复合材料的研究十分活跃,发展趋向有以下特点:由宏观复合向微观复合发展;由增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。复合材料除具有力学性能外,还有其他如电、磁、光等性能。
什么是生命复合材料
生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料。
制备此类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。此类材料主要用于修复及替换人体组织、器官或增进其功能。
根据不同的基材,生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基复合材料三类。它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料。
根据材料植入体内后引起的组织反应类型和程度,生物复合材料又可分为生物惰性的、生物活性的、可生物降解的和吸收的复合材料等类型。
生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔途径。
金属基复合材料的界面结合方式有哪些
复合材料界面是指复合材料的基体与增强材料之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷等传递作用的微小区域。
目前的研究尚处于半定量和半经验的水平上。
最早复合材料界面曾被想像成是一层没有厚度的面(或称单分子层的面)。
而事实上复合材料界面是一层具有一定厚度(纳米以上)、结构随基体和增强体而异、与基体有明显差别的新相——界面相(或称界面层)。
因为增强体和基体互相接触时, 在一定条件的影响下,可能发生化学反应或物理化学作用,如两相间元素的互相扩散、溶解,从而产生不同于原来两相的新相;即使不发生反应、扩散、溶解,也会由于基体的固化、凝固所产生的内应力,或者由于组织结构的诱导效应,导致接近增强体的基体发生结构上的变化或堆砌密度上的变化,从而导致这个局部基体的性能不同于基体的本体性能,形成界面相。
界面相也包括在增强体表面上预先涂覆的表面处理剂层和增强体经表面处理工艺而发生反应的表面层。
因此,必须建立复合材料界面存在独立相的新概念。
复合材料界面相的结构与性能对复合材料整体的性能影响大。
为改善复合材料性能,必须考虑界面设计和控制。
结构复合材料界面相存在的残应力,是由于基体的固化或凝固收缩和两相间热膨胀系数的失配而造成的。
无论应力大小和方向,都会影响到复合材料受载时的行为,如造成复合材料拉伸和压缩性能的明显差异等。
结构复合材料界面的作用,是在复合材料受到载荷时把基体上的应力传递到增强体上。
这就需要界面相有 足够的粘接强度,而两相表面能够互相浸润是先决条件。
但是界面层并不是粘接得越强越好,而是要有适当的粘接强度,因为界面相还有另一个作用是在一定应力条件下能够脱粘,同时使增强体在基体中拔出并互相发生摩擦。
这种由脱粘而增大表面能所做的功、拔出功和摩擦功都提高了破坏功,有助于改善复合材料的破坏行为,即提高它的强度。
至于功能复合材料界面相的作用,目前尚很少研究,但已有实验证实,界面相在功能复合材料中的作用也是重要的。
表征为了认识界面的作用,了解界面结构对材料整体性能的影响,必须先表征界面相的化学、物理结构,厚度和形貌,粘接强度和残余应力等,从而可以寻找它们与复合材料性能之间的关系。
界面相化学结构包括组成元素、价态及其分布。
其表征可以借助许多固体物理用的先进仪器,如俄歇电子 谱(AES,SAM)、电子探针(EP)、X光电子能谱仪 (X PS)、扫描二次离子质谱仪(S SIMS)、电子能量损失谱仪(EELS,PEELS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、显微 拉曼光谱(MRS)、扩展X射线吸收细微结构谱 (E XAFS)等。
由于界面相有时仅为纳米级的微区,而且有的组成非常复杂(尤其是金属和陶瓷基复合材料), 因此迄今还不能说哪一种方法可以满意地给出有关复合材料界面相全部化学信息。
这是因为这些方法有的束斑太大,远远超过界面微区的尺寸;有的仅能提供元素的信息而不能知道元素的价态;有的会对某些观察物造成 表面损伤等,存在着各式各样的局限性。
所以仍需研究 合适的新方法,或几种方法的配合使用。
界面相形貌和厚度的表征也有不少方法,如透射电 镜(TEM)、扫描电镜(S EM)。
新方法有角扫描X射线反射谱(GAXP),可以测定金属基和陶瓷基复合材料界 面相的厚度。
但这些方法在测量上也有难度。
界面相粘接强度的表征基本上有5种方法,即单丝拔出法、埋入基体的单丝裂断长度法、微(单丝)压出 法、球形(或锥形)压头压痕法、常规三点弯剪法等。
前两种方法只能表征单丝复合材料的行为;后3种虽是表 征复合材料,但又各有不足之处。
而且各种方法测出 的数据相差甚远,以球形压痕法和三点弯剪法数值较高。
目前尚难以决定何种方法是最为合适的。
此外,还有用 动态力学法测定内耗值以表征界面结合状态的方法。
界面湘残余应力的表征也很困难。
对透明基体和不 透明基体都分别有其相应的方法,但是均不理想,同时 在计算处理上也较复杂。
复合材料界面理论过去对于复合材料界面理论的 研究是试图提出一个能够适用于各种复合材料的理论,诸如化学反应理论、浸润理论、可形变层理论、约束层 理论、静电作用理论以及把一些理论结合起来的理论。
但它们都有许多矛盾,常不能自圆其说。
由于对界面认识的逐步深化,了解到界面相的复杂性与多重性是和原组成材料、加工工艺和使用环境密切有关。
因此,理论研究转向针对某一具体体系,探讨界面微结构与宏观性能的关系,界面浸润过程和界面反应的热力学与动力学 关系,建立某种体系的界面相模型并作理论处理等。
先进聚合物基复合材料的特点
先进聚合物基复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250~350℃、350~1200℃和1200℃以上。
先进复合材料除作为结构材料外,还可用作功能材料,如梯度复 合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料(具有感觉、处理和执行功能,能适应环境变化的功能复合材料)、仿生复合材料、隐身复合材料等。
济南复合材料分几类
1、按成分分为:
(1)金属与金属复合材料。
(2)非金属与金属复合材料。
(3)非金属与非金属复合材料。
2、按结构特点又分为:
①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。而混杂复合材料又分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
3、按基体材料不同:
先进复合材料分为:
(1)树脂基复合材料,使用温度达250~350℃。
(2)金属基复合材料,使用温度达350~1200℃。
(3)陶瓷基复合材料,使用温度达1200℃以上。
陶瓷是不是复合材料
是的。
陶瓷复合材料是由陶瓷相和含有2至98%碳和/或氮化硼作为主要组分的相组成的,并且其平均颗粒大小为100nm或以下,其中热膨胀系数在2.0至9.0×10-6/℃,在表面抛光后的表面粗糙度为0.05微米或以下。通过在800至1500℃的烧结温度和200MPa或更高的烧结压力下烧结粉末原料的混合物得到该材料的烧结体。
复合材料属于无机非金属材料吗
复合材料不属于无机非金属材料。
无机非金属材料指由非金属元素组成(如石墨、氧化硅)或者金属元素的氧化物及其它盐类化合物(如铁红颜料、白刚玉、玻璃、水泥、陶瓷)。
复合材料一般指纤维增强的各种材料。包括有机复合材料(树脂基复合材料)、金属基复合材料及陶瓷基复合材料等。
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