;;陶瓷基复合材料概论;知识点1-陶瓷基复合材料概论;陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的优点，但脆性大，增韧是研究重点
陶瓷材料中的化学键：一般为介于共价键和离子键间的混合键。
一般由电负性表征其与离子键或共价键的接近程度（离子键或共价键的比例）
陶瓷中离子键比例的计算经验公式：;脆化原因：共价键，位错在共价键中移动的派纳力大。
陶瓷的屈服强度约E/30,金属约E/1000；;表1常见陶瓷的离子性与共价性的比例;（a）闪锌矿结构（b）铅锌矿结构（c）NaCl结构;;硅酸盐晶体根据[SiO4]4-的连接方式，可分为五种结构类型，见表2。;;表3陶瓷材料的典型性能;陶瓷基复合材料的增强体通常也称增韧体，一般有三种：
纤维（长、短）
晶须
颗粒。
用于陶瓷基复合材料的纤维主要有碳纤维、玻璃纤维和硼纤维等，其中碳纤维的应用较多。纤维表面涂有一层保护膜，一方面自身保护，另一方面增强与基体的连接。硼纤维既属于多相，又是无定型。因它是将无定型硼沉积在W丝或C丝上形成的。无定型硼纤维的强度下降到晶体硼的一半左右。
晶须为一定长径比（长30～100微米，直径0.3～1微米）的单晶体，常用晶须有SiC、Al2O3、Si3N4等。颗粒的增韧效果比不上纤维和晶须，常见的颗粒有SiC、Si3N4等。;①弥散相往往是一类高熔点、高硬度的非氧化物材料如SiC、TiB2、B4C、BN等，基体一般为Al2O3、ZrO2、莫来石等。此外，ZrO2相变增韧粒子是近年来发展起来的一类新型颗粒增强体；
②弥散相必须有最佳尺寸、形状、分布及数量，对于相变粒子，其晶粒尺寸还与临界相变尺寸有关，如t-ZrO2，一般应小于3μm；
③弥散相在基体中的溶解度须很低，且不与基体发生化学反应；
④弥散相与基体须有良好的结合强度。;2.纤维或晶须增强陶瓷时的选择原则：
①尽量使纤维在基体中均匀分散。多采用高速搅拌、超声分散等方法，湿法分散时，常常采用表面活性剂避免料浆沉淀或偏析；
②弹性模量要匹配，一般纤维的强度、弹性模量要大于基体材料；
③纤维与基体要有良好的化学相容性，无明显的化学反应或形成固溶体；
④纤维与基体热膨胀系数要匹配，只有纤维与基体的热膨胀系数相差不大时才能使纤维与界面结合力适当，保证载荷传递，并保证裂纹尖端应力场产生偏转及纤维拔出，对热膨胀系数差较大的，可采取在纤维表面涂层或引入杂质使纤维-基体界面产生新相缓冲其应力；
⑤适量的纤维体积分数，过低则力学性能改善不明显，过高则纤维不易分散，不易致密烧结；
⑥纤维直径必须在某个临界直径以下。一般认为纤维直径尺度与基体晶粒尺寸在同一数量级。;3.片材增强陶瓷时的选择原则：;陶瓷基复合材料的分类方法很多，常见的有以下几种。
1．按材料作用分类
1）结构陶瓷基复合材料，用于制造各种受力零部件。
2）功能陶瓷基复合材料，具有各种特殊性能（如光、电、磁、热、生物、阻尼、屏蔽等）。
2．按增强材料形态分类
1）颗粒增强陶瓷基复合材料。
2）纤维（晶须）增强陶瓷基复合材料。
3）片材增强陶瓷基复合材料。;延性颗粒：主要通过第二相粒子的加入在外力作用下产生一定的塑形变形或沿晶界滑移产生蠕变来缓解应力集中，达到增强增韧的效果，如一些金属陶瓷、反应烧结SiC、SHS法制备的Ti/Ni复合材料等均属此类；
刚性颗粒：延性颗粒主要是指金属，而刚性粒子则是陶瓷。
弥散粒子：十分细小，直径从纳米级到几个微米之间，主要利用第二相粒子与基体晶粒之间的弹性模量和热膨胀系数上的差异，在冷却中粒子和基体周围形成残余应力场。这种应力场与扩展裂纹尖端应力交互作用，从而产生裂纹偏转、绕道、分支和钉扎等效应，对基体起增韧作用。
真正颗粒：即粗大颗粒，这些颗粒不能有效阻挡裂纹扩展，设计目的不是为了提高强度，而是为了获得不同寻常的综合性能，如混凝土、砂轮磨料等即为此类颗粒复合材料。;5．按基体材料则可分为：
1）氧化物陶瓷基复合材料；
2）非氧化物陶瓷基复合材料；
3）微晶玻璃基复合材料；
4）碳/碳复合材料。
（1）氧化物陶瓷
主要有：Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、ThO2、UO和3Al2O32SiO2（莫来石）
结合键：由离子键结合，也有一定成分的共价键。
结构：取决于结合键的类型、各种离子的大小以及在极小空间保持电中性的要求。
熔点：多数超过2000℃。
抗氧化性：任何高温下都不会氧化，是高温耐火结构材料。;（2）非氧化物陶瓷
是指金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等，主要包括SiC、TiC、B4C、ZrC、Si3N4、TiN、BN、TiB2和MoSi2等。
结合键：由共价键结合而成，但也有一定的金属键的成分。这类化合物在自然界很少有