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。
一般来说以上几种材料中金属的可回收性最强,其次是聚合物。陶瓷基本上没有可回收的作用,复合材料也是这样的情况。
工程材料有各种不同的分类方法。一般都将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。(一)金属材料金属材料是最重要的工程材料,包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分:1.黑色金属材料:铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)。2.有色金属材料:黑色金属以外的所有金属及其合金。应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90.0%以上。黑色金属材料的工程性能比较优越,价格也较便宜,是最重要的工程金属材料。有色金属按照性能和特点可分为:轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特殊用途的材料。(二)非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀(酸)非金属材料和陶瓷材料等。(三)高分子材料高分子材料为有机合成材料,也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性和重量轻等优良性能,在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料种类很多,工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶、合成纤维。(四)复合材料复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料,其性能是其它单质材料所不具备的。复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成。它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越,是特殊的工程材料,具有广阔的发展前景。
1、料浆浸渍和热压烧结法料浆浸渍和热压烧结法的基本原理是将具有可烧结性的基体原料粉末与连续纤维用浸渍工艺制成坯件,然后高温下加压烧结,使基体材料与纤维结合成复合材料 。2、直接氧化沉积法直接氧化沉积法最早被用于制备A12O3/A1复合材料,后推广用于制备连续纤维增强氧化物陶瓷基复合材料。LANXIDE法工艺原理为:将连续纤维预成型坯件置于熔融金属上面,因毛细管作用,熔融金属向预成型体中渗透。由于熔融金属中含有少量添加剂,并处于空气或氧化气氛中,浸渍到纤维预成型体中的熔融金属与气相氧化剂反应形成氧化物基体,产生的氧化物沉积在纤维周围,形成含有少量残余金属的、致密的连续纤维增强陶瓷基复合材料。此种方法适用于制备以氧化铝为基体的陶瓷基复合材料,如SiC/A1203,在1200~C的抗弯强度为350MPa,断裂韧性为18 MPa·m1/2 ,室温时的抗弯强度为450 MPa,断裂韧性为21 M Pa·m1/23、溶胶-凝胶法溶胶一凝胶法(Sol—ge1)是用有机先驱体制成的溶胶浸渍纤维预制体,然后水解、缩聚,形成凝胶,凝胶经干燥和热解后形成复合材料。此工艺组分纯度高,分散性好,而且热解温度不高(低于1400~C),溶胶易于润湿纤维,因此更利于制备连续纤维增强陶瓷基复合材料。该工艺缺点是:由于是用醇盐水解来制得基体,所以复合材料的致密性差,不经过多次浸渍很难达到致密化,且此工艺不适于部分非氧化物陶瓷基复合材料的制备。
两者都有非常大的潜力,就业是看心态,只要你感兴趣的工作,不去计较短时间的工资待遇的得失,这工作还不是手到拈来。哪个更好谁也不好说,比如十几年前的考古,地质都是没人看好的学科,可现在可牛了,英语外贸这些热门的到现在倒不那么吃香。陶瓷基应用在军工和航空方面,比如导弹火箭的发动机燃烧室和喷管,还有天地往返航天器的热防护件,如,头锥、机翼前缘等,还有核聚变的第一壁。现在民用比如碳/碳化硅陶瓷基复合材料刹车片,也已经有很好的应用。
制成太阳能电池。在单晶硅中掺入第IIIA族元素和第VA族元素,结合后就可做成太阳能电池。制成金属陶瓷复合材料。将陶瓷和硅混合烧结,能制成金属陶瓷复合材料。制出高透明度的玻璃纤维。用纯二氧化硅制出的高透明度的玻璃纤维代替电缆。制成防水涂布材料。有机硅塑料是极好的防水涂布材料。
硅材料用途:
1、制成太阳能电池。 在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。
2、制成金属陶瓷复合材料。 将陶瓷和硅混合烧结,能制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷。
3、制出高透明度的玻璃纤维。 用纯二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纤维代替电缆。激光可在玻璃纤维的通路里发生无数次全反射而向前传输。
4、制成防水涂布材料。 有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅,可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表,涂一层薄薄的有机硅塑料,可以防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化。
金属陶瓷是一种复合材料,它的定义在不同时期略有不同,如,有的定义为由陶瓷和金属组成的一种材料,或由粉末冶金方法制成的陶瓷与金属的复合材料。《辞海》定义为:由金属和陶瓷原料制成的材料,兼有金属和陶瓷的某些优点,如前者的韧性和抗弯性,后者的耐高温、高强度和抗氧化性能等。美国ASTM专业委员会定义为:一种由金属或合金与一种或多种陶瓷相组成的非均质的复合材料,其中后者约占15%~85%体积分数,同时在制备的温度下,金属和陶瓷相之问的溶解度相当小。从狭义的角度定义的金属陶瓷是指复合材料中金属和陶瓷相在三维空间上都存在界面的一类材料。它是两相金属的机械混合物,每相金属各相保留原有的物理性能。两相金属中一相为难熔相,它的硬度高、熔点高,在高温和冲击作用下不变形,在电弧作用下不熔化,因此这相金属在材料中起骨架作用。这类金属有钨、钼、金属氧化物等。另一相金属为载流相,它主要起导电和导热作用。这类金属银、铜等。载流相金属熔点都比较低,在电弧高温作用下熔成液体,保留在难熔相金属骨架构成的空隙中,防止了熔化金属的大量喷溅,使触头电磨损大大减小
改变晶格常数。弹性模量一般情况下,对弹性体施加作用力,弹性体会发生形变,对于金属、陶瓷、高分子材料、复合材料,通过改变晶格常数就可以进行模量的提高,在弹性变形阶段,材料应力和应变成正比例关系,即遵循胡克定律。
陶瓷与陶瓷或陶瓷基体材料与其他材料所组成的多相材料。主要有陶瓷与金属复合材料,如特种无机纤维或晶须增强金属材料、金属陶瓷、复合粉料等;陶瓷与有机高分子材料的复合材料,如特种无机纤维或晶须增强有机材料等;陶瓷与陶瓷的复合材料,如特种无机纤维、晶须、颗粒、板晶等增韧补强陶瓷材料。陶瓷基复合材料通常可分为颗粒补强陶瓷基复合材料和纤维补强陶瓷基复合材料两类。
答:复合材料 是一种混合物。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维增强复合材料。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。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。复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构复合材料是作为承力结构使用的材料,基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等,基体则有高聚物(树脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增强体和不同基体即可组成名目繁多的结构复合材料,并以所用的基体来命名,如高聚物(树脂)基复合材料等。结构复合材料的特点是可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材设计,更重要是还可进行复合结构设计,即增强体排布设计,能合理地满足需要并节约用材。功能复合材料一般由功能体组元和基体组元组成,基体不仅起到构成整体的作用,而且能产生协同或加强功能的作用。功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如:导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时,还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。