陶瓷复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。这些材料在组成、结构和性能上互相配合,以取得最佳的综合性能。具体来说,陶瓷复合材料主要包括以下几种形式:
陶瓷与金属的复合:
将陶瓷和金属粉末按一定比例混合,通过各种成型方法(如干压、挤压、注浆、热压或熔铸等)制成陶瓷-金属复合体,称为金属陶瓷。例如,Al2O3-Cr、Al2O3-Fe、80%TiC-20%Co和85%ZrB-15%Ni等。
陶瓷基复合材料:
以陶瓷为基体,与各种纤维(如碳纤维、陶瓷纤维等)复合而成。这些纤维能够提高陶瓷的韧性和可靠性,防止裂纹扩展,从而得到具有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷复合材料的特性
耐高温:陶瓷基复合材料能够在高温环境下保持稳定,适用于高温结构材料。
高强度和刚度:相比传统材料,陶瓷基复合材料具有更高的强度和刚度。
低密度:陶瓷材料本身密度较低,复合后仍能保持较低的密度。
抗腐蚀性:陶瓷材料具有优异的抗腐蚀性能,适用于恶劣的环境条件。
高比强和高比模:陶瓷基复合材料的比强度和比模量较高,适合作为高性能结构材料。
应用领域
陶瓷复合材料因其优异的性能,广泛应用于以下领域:
航空航天:用于发动机高温结构、热防护系统等。
汽车工业:用于发动机部件、排气系统等。
能源领域:用于高温炉具、热交换器等。
生物医学:用于人工关节、牙科植入物等。
结论
陶瓷复合材料通过结合陶瓷和其他材料的优点,开发出具有优异综合性能的新型材料。其广泛的应用前景使其成为材料科学领域的重要研究方向。