相变增韧SiC陶瓷
主要用于提高陶瓷材料的断裂韧性和 抗弯强度。增韧机理主要包括:裂纹 尖端的应力场引起的体积膨胀和断裂 表面吸收能量、相变诱发的残余压应 力、防止裂纹的增长使他们转动和分 叉、相变诱发微裂纹和晶粒细化等。
复合材料的研究进展
根据实际应用领域的需求以及 Cf/SiC复合材料的性能需求的不同， 已开发出以下几种制备工艺: 化学气相渗透法（CVI） 先驱体转化法 （PIP） 浆料浸渍烧结法 液相硅浸渍法（LSI） 一些综合的制备工艺。
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指正
物理结合
主要是指范德华力和氢键，还与纤维的比表面和 粗糙度有关。同时，复合材料中内应力也是形成 这种结合重要原因。解决纤维与基体之间热膨胀 系数不同的方法有两种: 1.在界面处人为的引入中间过渡层 2.调整SiC基体的热膨胀系数使其与碳纤维的热膨 胀系数相近
3.1.2界面作用
传递作用:界面层需要具备一定的强度，将载荷由基 体传递至增强相碳纤维;
降低生产成本 深入机理研究
优化制备工艺 挖掘应用潜力
强化理论研究
参考文献
【1】Design of High Preformance CMC Brake Discs[J] . Krenkel Walter,Henke T.. Key Engineering Materials . 1999 (164) 【2】In-Situ Joined CMC Components[J] . Krenkel Walter,Henke T.,Mason N.. Key Engineering Materials . 1997 (127) 【3】碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[A]. 文章苹,张永刚.第三届中国国际复合材料科技大会论文集 [C]. 2017 【4】连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进 展[J]. 陈明伟,谢巍杰,邱海鹏. 现代技术陶瓷. 2016(06) 【5】尹洪峰,徐永东,成来飞,等.连续碳纤维增韧SiC复合 材料的制备与性能研究[Ｊ].硅酸盐学报,2000,28(5):437440.
3.1.3复合材料的增韧机制
Cf/SiC复合材料在高温下，基体的原子扩散增强，更容易在界面形成固溶体和化合物，韧性较差，严重制约 了其优良的性能和实际的应用。因此，提高陶瓷材料的韧性是Cf/SiC复合材料发展的重要课题之一。
纤维增韧SiC陶瓷
增韧机理主要是纤维的拉伸和桥联作 用，纤维增韧的作用取决于纤维和 SiC陶瓷基体的结合强度、排列方式、 纤维含量和长径比等。纤维的拉伸和 桥联作用使纤维把裂纹桥接起来，在 裂纹表面产生一个压应力，抵消外加 拉应力，从而起到增韧作用。
目前，以碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料( 以下简Cf/SiC复合 材料) 为代表的纤维增强陶瓷基复合材料充分利用了碳纤维优异 的高温力学性能和SiC陶瓷基体的高温抗氧化性能。被认为是目 前最有发展前途的高温热结构材料。
Cf/SiC复合材料的组成
➢ Cf/SiC复合材料是以碳纤维为增强纤维，SiC为陶瓷 基体，通过某种制备工艺复合起来的一种纤维增强 陶瓷基复合材料。
05
复合材料的性 能与应用
06 展望
07 参考文献 致谢
08 Thanks
Introduction
随着现代科学技术的发展，在许多领域，尤其是航天航空、军事 等尖端科学领域， 对高温结构材料有着更高的要求。
纤维增强陶瓷基复合材料，是一种具有高强度、高韧性、优异的 热稳定性和化学稳定性的一类新型结构材料。
➢ Carbon fiber reinforced silicon carbide composites are used to pass through the fiber during the process of fracture Toughening mechanisms to cause the material to behave as non-brittle fracture.
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
Carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic matrix composites
目 录
Contents
01 引言
Introduction
02
Cf/SiC复合材料 的组成
03
复合材料的界面 及强韧化机制
04
复合材料的研究 进展
的
不仅在航天航空领域得到
性
广泛的应用，还应用于军
能
事工业、机械工业、生物 医学、能源技术和环境保
与
护等领域，而且Cf/SiC复
应
合材料作为耐高温的复合
用
材料一直被各国研究者所 重视。
展望
近年来， Cf/SiC复合材料的研究已取得了长足 的发展，但其制备工艺还不具备大批量生产的能力， 这极大地限制了其在民用领域的发展应用。因此，今 后的研究应重点解决以下几个方面的问题
国内外制备工艺研究现状
目前，由于Cf/SiC复合材料的兴起，国内外众 多研究者展开了对Cf/SiC复合材料的研究，主 要是在制备方法与工艺上，所制备的复合材料 力学性能各有差异。
复
Cf/SiC复合材料有着比强 度高、比模量高、耐疲劳、
合
热膨胀系数小、尺寸稳定
材
等优异性能，且在真空环
料
境中显示出优异的特性， 有着非常广阔的应用前景。
隔离作用:在高温或者有氧环境下，界面层可以抑制基体和 纤维之间发生原子扩散反应导致的结合强度增加，从而保 持材料优异的韧性;
保护作用:减缓和避免纤维在制备过程中因高温或化学反应 引起的损伤;
应力缓释作用:裂纹由基体传递至界面层时，在界面处或者界面层内部 以扩散的方式发生偏转，每一基体裂纹产生大量更细小的裂纹，拓展 了裂纹传递的途径
SiC 的 分 解 温 度 为 2600 ℃ ， 密 度 为 3.17g/cm3 。 SiC 陶 瓷 常 温 力 学 性 能 高 ， 同时其高温力学性能是已知陶瓷材料中 最优的。
复合材料的界面及强韧化机制
3.1复合材料的界面
Cf/SiC复合材料的界面位于碳纤维与SiC陶瓷基体结合 处，作为纤维与基体间传递载荷的过渡区，是Cf/SiC复 合材料的一个重要组成部分。
其组织结构，力学性能和失效规律都直接影响着复合材 料整体的力学性能。
所以研究界面特性对Cf/SiC复合材料力学性能的影响具 有重要意义。
3.1.1界面结合形式
化学结合
即互扩散结合。其界面反应主要是Si原子 向纤维内部的扩散，这种扩散使得SiC基 体与纤维结合很强，并且对纤维本体造成 很大的损伤。若要改善，可通过在碳纤维 表面制备氧化涂层来实现。例如，纤维表 面涂覆氮化硼（BN）、富碳SiC、擦系数低、有自 润滑性等，而且还有一般碳素材 料没有的特性，如显著的各向异 性。
碳纤维高温性能非常优异， 在惰性气氛中，其强度在 2000℃以上时下降幅度仍然 较小，其最大的缺点是高温 抗氧化性能差。
2.2基体SiC陶瓷
SiC陶瓷是陶瓷基复合材料中常见的一种 基体材料，SiC属于典型的共价键结合的 化合物。
2.1增强体碳纤维
碳纤维是一种由碳元素组成的特 种纤维，结构是由微晶石墨延轴 向排列组成的一种乱层非晶态石 墨结构。
Carbon fiber is a kind of carbon fiber with more than 85% carbon content after carbonization and graphitization of organic fiber or asphalten-based material.