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文件名称:航空航天复合材料 课件知识点2 陶瓷基复合材料的制备.pptx
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更新时间:2025-06-28
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文档摘要

;;1.粉体制备分类;分类:固相法、液相法、气相法等

固相法:

液相法:主要用于氧化物系列超细粉体的合成。有液相共沉积法、溶胶凝胶法、冰冻干燥法、喷雾干燥法及喷雾热分解法等。

气相法:多用于制备超细高纯的非氧化物粉体,该法是利用挥发性金属化合物的蒸汽通过化学反应合成所需物质的粉体。

化学气相沉积制粉法是利用挥发性金属化合物蒸气分解或与其他气体间的化学反应获得超细粉末的一种粉末制取方法。

此外,还可用物理法:即用蒸发-凝聚法。就是将金属原料加热(用电弧或等离子流等)到高温,使之汽化,然后急冷,凝聚成粉体,可制备出超细的金属粉体。;1.模压成型;定义:烧结是指陶瓷坯料在表面能减少的推动力下通过扩散、晶粒长大、气孔和晶界逐渐减少而致密化的过程。

烧结机制:①粘性流动;②蒸发与凝聚;③体积扩散;④表面扩散;⑤晶界扩散;⑥塑性流动等。

烧结是一个复杂的物理、化学变化过程,是多种机制组合作用的结果。分类:

普通烧结

热致密化方法

反应烧结

微波烧结

放电等离子烧结等。;1.普通烧结

烧结窑:主要在隧道窑、梭式窑、电窑中进行。

烧结气氛:保护气氛(如氢、氖、氮气等)、或真空或空气。

烧结助剂:因为纯陶瓷材料有时很难烧结,所以在性能允许的前提下,常添加一些烧结助剂,以降低烧结温度。例如在对A12O3的烧结中添加少量的TiO2、MgO和MnO等,在Si3N4的烧结中添加MgO、Y2O3、A12O3等。

作用机制:使晶格空位增加,易于扩散,从而降低烧结温度。有些添加剂的引入会形成液相,由于粒子在液相中的重排和黏性流动的进行,从而可获得致密产品并可降低烧结温度。

液相烧结:如果液相在整个烧结过程中存在,通称为液相烧结。如果液相只在烧结开始阶段存在,随后逐步消失,则称为瞬时液相烧结。尽可能降低粉末粒度也是促进烧结的重要措施之一,因为粉末越细、表面能越高,烧结越容易。

固相烧结:如果在整个烧结过程中无液相存在,称为固相烧结,靠固相扩散结合。;定义:加热烧结过程中施加一定压力促进致密化的烧结方法。

分类:热压烧结(HotPressedSintering,HPS)将???燥粉料充填入模型内,再从单轴方向边加压边加热,使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。

热等静压烧结(hotisostaticpressingSintering,HIPS),是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术,加热温度通常为1000~2000℃,通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质,工作压力可达200MPa。在高温高压的共同作用下,被加工件的各向均衡受压。

特点:价贵、生产率低。

高温下施压,有利于黏性和塑性流动,从而有利于致密化。

可在更低温度、更短时间内使陶瓷材料致密

晶粒更加细小。;定义:反应烧结是通过化学反应直接形成陶瓷材料的方法。有固-固、固-液、气-固反应。

特点:是坯块在烧结的过程中尺寸基本不变,可制得尺寸精确的构件,同时工艺简单、经济,适于大批量生产。

缺点是合成的材料常常不致密,造成材料力学性能不高。目前反应烧结仅限于少量几个体系:反应烧结氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(Si2ON2)和碳化硅(SiC)等。

反应烧结Si3N4是将多孔硅坯体在l400℃左右和烧结气氛N2发生反应形成的Si3N4。一般只能达到理论密度的90%左右。

反应烧结SiC是将SiC-C多孔坯块用液态硅在1550-1650℃浸渍反应而制成的,致密性高,但会含有8~10%的游离Si,降低其高温性能。;微波是波长为1~1000mm的电磁波,

加热原理:就是一种新型的加热技术,它是利用物质在微波作用下发生的电子极化、原子极化、界面极化、偶极转向极化等方式,将微波的电磁能转化为热能的,

加热特点:具有整体性、瞬时性、选择性、环境友好性、安全性及高效节能等。

传统加热,即加热是以对流、辐射、传导三种形式进行的,受热块体表面温度高,心部温度低,特别是反应时表面温度会急速升高,块体的热应力也随之骤增,甚至使块体开裂。

传统加热不足:1)受热体的热应力大易开裂;2)能耗高;3)制备周期长;4)组织易粗化;5)环境负担重等。;;

等离子体:是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。

等离子烧结:是指利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程的方法,因而也叫放电等离子烧结(SPS),为了使材料能快速致密化,一般在等离子烧结过程中对被烧样品施加压力。

SPS的工艺特点:加热均匀,升温速度快,烧结温度低,烧结时间短,生