复合材料第六章陶瓷基复合材料-陶瓷基体材料课件.ppt

1、第六章第六章 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料 主讲教师：田进涛主讲教师：田进涛中国海洋大学材料科学与工程研究院中国海洋大学材料科学与工程研究院本章主要内容（本章主要内容（6 6学时）学时）1 1 陶瓷基体材料陶瓷基体材料 （2 2学时）学时）2 2 陶瓷基复合材料的制备工艺（陶瓷基复合材料的制备工艺（2 2学时）学时）3 3 基氧化物陶瓷复合材料基氧化物陶瓷复合材料（2 2学时）学时）4 4 非氧化物陶瓷基复合材料非氧化物陶瓷基复合材料 1.1 1.1 陶瓷基体材料及其一般性能特点陶瓷基体材料及其一般性能特点 1.2 1.2 陶瓷基复合材料分类陶瓷基复合材料分类 1 1 陶瓷基体材料（陶瓷基体材

2、料（2 2学时）学时）1.1 1.1 陶瓷基体材料及其一般性能特点陶瓷基体材料及其一般性能特点1.1.11.1.1陶瓷及其结构陶瓷及其结构陶陶 瓷：瓷：陶器与瓷器的总称陶器与瓷器的总称，亦称，亦称无机非金属材料无机非金属材料性能特点：性能特点：耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘分分 类：类：普通陶瓷普通陶瓷和和特种陶瓷特种陶瓷（原料来源不同）（原料来源不同）普通陶瓷普通陶瓷:是是以天然硅酸盐矿物为原料以天然硅酸盐矿物为原料（粘土、（粘土、长石、石英），经过长石、石英），经过原料加工、成型、烧结原料加工、成型、烧结而成，而成，又叫又叫硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷。分分 类类：日用陶

3、瓷日用陶瓷和和工业陶瓷工业陶瓷两大类。日两大类。日用陶瓷主要是用作各种日用器皿。工业陶瓷包括用陶瓷主要是用作各种日用器皿。工业陶瓷包括建筑卫生瓷、化学化工瓷、电工瓷等。建筑卫生瓷、化学化工瓷、电工瓷等。特种陶瓷特种陶瓷:现代陶瓷现代陶瓷、精细陶瓷精细陶瓷、先进陶瓷先进陶瓷、高高性能陶瓷性能陶瓷等，包括等，包括特种结构陶瓷特种结构陶瓷和和特种功能陶瓷特种功能陶瓷，是是采用纯度较高的人工合成化合物采用纯度较高的人工合成化合物（如（如Al2O3Al2O3、ZrO2ZrO2、SiCSiC、Si3N4Si3N4、BNBN等），经等），经配料、成型、配料、成型、烧结烧结而制得。而制得。陶瓷结构：除玻璃以外

4、都具有陶瓷结构：除玻璃以外都具有晶体结构晶体结构，以，以离子离子键和共价键的混合形式形成晶体键和共价键的混合形式形成晶体，一般都是，一般都是正常正常化合价化合价的。的。（）氧化物及非氧化物结构（）氧化物及非氧化物结构：取决于取决于a a）阴阳离子的电荷阴阳离子的电荷（决定化学式）（决定化学式）b b）阴阳离子的半径阴阳离子的半径（决定配位数）（决定配位数）典型氧化物及非氧化物结构有：典型氧化物及非氧化物结构有：1 1）NaClNaCl结构：又称结构：又称岩盐型结构岩盐型结构，属于立方晶系，属于立方晶系，面心面心立方点阵立方点阵，是，是典型的离子晶体典型的离子晶体，氯离子形成密堆的面心，氯离子形

5、成密堆的面心立方晶格，钠离子占据其八面体间隙立方晶格，钠离子占据其八面体间隙（NaClNaCl、KClKCl、LiFLiF、KBrKBr、NaINaI、MgOMgO、CaOCaO、BaOBaO）2 2）CsClCsCl结构：属于立方晶系，结构：属于立方晶系，简单立方点阵简单立方点阵，铯离子，铯离子处于氯离子正六面体间隙位置（处于氯离子正六面体间隙位置（CsClCsCl、LiHgLiHg、LiAlLiAl）3 3）立方）立方ZnSZnS结构：又称结构：又称闪锌矿型结构闪锌矿型结构，属于立方晶系，属于立方晶系，面心立方点阵面心立方点阵，其中硫离子组成面心立方晶格，锌离子，其中硫离子组成面心立方晶格

6、，锌离子相间地占据其一半的四面体间隙（相间地占据其一半的四面体间隙（ZnSZnS，-SiC-SiC）4 4）CaF2CaF2结构：又称结构：又称萤石型结构萤石型结构，属于立方晶系，属于立方晶系，面心立面心立方点阵方点阵，氟离子形成简单立方点阵，钙离子有规则地相间，氟离子形成简单立方点阵，钙离子有规则地相间占据一半的氟离子六面体间隙占据一半的氟离子六面体间隙（CaF2CaF2、ThO2ThO2、UO2UO2、CeO2CeO2、ZrO2ZrO2）5 5）金红石型结构：属于四方晶系，）金红石型结构：属于四方晶系，简单四方点阵简单四方点阵，可近，可近似地认为氧离子作六方密堆，钛离子占据其一半的八面体似

7、地认为氧离子作六方密堆，钛离子占据其一半的八面体间隙位置（间隙位置（TiO2TiO2、GeO2GeO2、MnO2MnO2）（）硅酸盐结构（）硅酸盐结构：陶瓷主要结构：陶瓷主要结构(基本单元硅氧四面体基本单元硅氧四面体)按照硅氧四面体在空间连接方式，硅酸盐结构可分为：按照硅氧四面体在空间连接方式，硅酸盐结构可分为：1 1）链状结构：）链状结构：共有一个氧共有一个氧，连接，连接形成链状形成链状（石棉纤维）（石棉纤维）2 2）层状结构：）层状结构：连接成片状连接成片状，并叠合，并叠合形成层状形成层状，层之间以分子，层之间以分子间作用力结合（间作用力结合（作用力小而易裂开作用力小而易裂开，如滑石、云母

8、），如滑石、云母）3 3）网状结构：在）网状结构：在三维方向上相互结合三维方向上相互结合，形成，形成网状结构网状结构（结合结合力强而质地坚硬力强而质地坚硬，如石英），如石英）1.1.21.1.2玻璃及其结构玻璃及其结构玻璃：玻璃：非晶态无机非金属材料非晶态无机非金属材料。主要组分及其功能：主要组分及其功能：SiO2SiO2：硅酸盐玻璃的主要成份，构成：硅酸盐玻璃的主要成份，构成玻璃骨架玻璃骨架；Na2ONa2O：制造玻璃的助熔剂，可以：制造玻璃的助熔剂，可以大大降低玻璃液粘度大大降低玻璃液粘度；CaOCaO：加速玻璃熔化加速玻璃熔化、提高玻璃稳定性提高玻璃稳定性；Al2O3Al2O3：提高玻璃

9、机械强度提高玻璃机械强度、降低玻璃热膨胀系数降低玻璃热膨胀系数等。等。结构：由结构：由熔融体过冷熔融体过冷而形成的而形成的非晶结构非晶结构透明固体材料，结构透明固体材料，结构上具有上具有长程无序、短程有序长程无序、短程有序特点，特点，热力学上具有亚稳性热力学上具有亚稳性。玻璃结构理论：玻璃结构理论：（1 1）网络学说）网络学说：三维无规则排列形成空间网络结构；：三维无规则排列形成空间网络结构；（2 2）晶子学说）晶子学说：由晶子构成（晶子尺寸远小于一般晶粒）：由晶子构成（晶子尺寸远小于一般晶粒）1.1.3 1.1.3 水泥水泥水泥：是一种能水泥：是一种能在空气、水中硬化在空气、水中硬化并将砂子

10、、石头并将砂子、石头等颗粒黏结成一个整体的等颗粒黏结成一个整体的水硬性胶凝性材料水硬性胶凝性材料。硅酸盐水泥是由熟料、石膏和混合材料组成。硅酸盐水泥是由熟料、石膏和混合材料组成。硅酸盐水泥由熟料、石膏和混合材料组成：硅酸盐水泥由熟料、石膏和混合材料组成：）熟料：以硅酸钙为主要成分（）熟料：以硅酸钙为主要成分（水泥的主要成份水泥的主要成份）石膏：以天然石膏为主（）石膏：以天然石膏为主（调整水泥凝结时间调整水泥凝结时间）混合材料：用来）混合材料：用来提高抗水性、降低成本、调整标号提高抗水性、降低成本、调整标号。水泥强度是衡量其质量的主要指标水泥强度是衡量其质量的主要指标一般水泥标号越大，水泥强度越

11、高一般水泥标号越大，水泥强度越高1.1.4 1.1.4 无机非金属材料结构与性能的关系无机非金属材料结构与性能的关系无机非金属材料由无机非金属材料由晶相晶相、玻璃相玻璃相和和气相气相组成的组成的多晶多相复合体多晶多相复合体晶相：晶相：硅酸盐、氧化物、非氧化物硅酸盐、氧化物、非氧化物等，等，是是材料基本组成部分材料基本组成部分，其性质，其性质决定着该材料的性能决定着该材料的性能。玻璃相：玻璃相：非晶低熔点固体非晶低熔点固体（多为硅酸盐结构），主要作用是：（多为硅酸盐结构），主要作用是：）填充气孔和空隙填充气孔和空隙）将分散的晶相粘接起来而降低烧结温度将分散的晶相粘接起来而降低烧结温度）抑制晶粒长

12、大抑制晶粒长大气孔：一般存在于气孔：一般存在于晶体内部晶体内部或或晶体与玻璃相之间晶体与玻璃相之间，是，是裂纹的裂纹的根源根源，导致强度降低、脆性增大，应极力避免，导致强度降低、脆性增大，应极力避免轻质隔热、隔音材料要求一定的气孔率！轻质隔热、隔音材料要求一定的气孔率！当化学组成一定时，无机非金属材料性能取决于：当化学组成一定时，无机非金属材料性能取决于：a a）晶相种类、数量、分布晶相种类、数量、分布，晶粒大小、形态、取向晶粒大小、形态、取向等；等；b b）玻璃相的存在及分布玻璃相的存在及分布；c c）气孔的尺寸、数量、分布气孔的尺寸、数量、分布等。等。1.1.5 1.1.5 陶瓷的性能特点

13、陶瓷的性能特点（1 1）结构缺陷）结构缺陷点缺陷：点缺陷：空位空位，存在于表面、晶界、晶体内部存在于表面、晶界、晶体内部；线缺陷：线缺陷：位错位错，多属于固定位错多属于固定位错；面缺陷：面缺陷：界面（晶界、亚晶界、相界面）界面（晶界、亚晶界、相界面）、表面表面。陶瓷具有致命的性能缺点陶瓷具有致命的性能缺点脆性？脆性？（陶瓷中的线缺陷无法象金属中的那样在应力作用下运动）（陶瓷中的线缺陷无法象金属中的那样在应力作用下运动）（）性能优点（）性能优点高硬度高硬度、高弹性模量高弹性模量、较低的密度较低的密度（较之于常用金属）、（较之于常用金属）、低热膨胀系数低热膨胀系数、耐高温耐高温、抗腐蚀抗腐蚀、绝缘

14、绝缘、高环境耐久性高环境耐久性，以及其它的以及其它的特种功能特种功能，如，如压电性压电性、铁电性铁电性、透光性透光性、磁性磁性等物理化学特性。等物理化学特性。（）性能缺点（）性能缺点最主要的是最主要的是脆性脆性（较之于金属和聚合物材料），包括（较之于金属和聚合物材料），包括断裂韧性低断裂韧性低、断裂应变小断裂应变小、抗冷热交变和冲击载荷性差抗冷热交变和冲击载荷性差。（）性能改进（）性能改进1 1）减小陶瓷内部和表面的裂纹）减小陶瓷内部和表面的裂纹固体内部及表面含有裂纹是固体内部及表面含有裂纹是材料微观结构的本征特性；材料微观结构的本征特性；可能的裂纹源：可能的裂纹源：内部微观夹杂、气孔和微裂纹

15、内部微观夹杂、气孔和微裂纹；加工使用过程中表面损伤加工使用过程中表面损伤（如划伤、擦伤等）（如划伤、擦伤等）减小内部和表面缺陷可在一定程度上有效改善材料性能减小内部和表面缺陷可在一定程度上有效改善材料性能2 2）提高断裂韧性）提高断裂韧性断裂韧性低是陶瓷固有缺点，限制了其扩大应用！断裂韧性低是陶瓷固有缺点，限制了其扩大应用！提高断裂韧性方法：主要是提高断裂韧性方法：主要是复合化途径复合化途径，以陶瓷为基体，以陶瓷为基体，加进增强相而引入各种加进增强相而引入各种增韧机制增韧机制来来加大裂纹扩展阻加大裂纹扩展阻力力，增加断裂过程能量消耗增加断裂过程能量消耗，达到提高断裂韧性的目的。，达到提高断裂韧

16、性的目的。可能的消耗能量机制：可能的消耗能量机制：裂纹偏转或分叉裂纹偏转或分叉、基体裂纹被纤维基体裂纹被纤维桥联桥联、使结合弱的界面解离使结合弱的界面解离、纤维拔出纤维拔出等。等。图图6.1 6.1 纤维增强复合材料中裂纹扩展模式纤维增强复合材料中裂纹扩展模式纤维脱胶；纤维拔出；纤维破坏；基体变形；裂纹分层纤维脱胶；纤维拔出；纤维破坏；基体变形；裂纹分层1.1.6 1.1.6 陶瓷基复合材料的提出陶瓷基复合材料的提出研究陶瓷强韧化问题是陶瓷材料研究的一个重要课题！研究陶瓷强韧化问题是陶瓷材料研究的一个重要课题！陶瓷强韧化的一个重要方法是复合化途径。陶瓷强韧化的一个重要方法是复合化途径。普通陶瓷

17、材料：普通陶瓷材料：是复合材料是复合材料（晶相、玻璃相、气相等晶相、玻璃相、气相等）；）；陶瓷基复合材料：陶瓷基复合材料：人工制造的两相材料人工制造的两相材料（基体相和增强相基体相和增强相）陶瓷复合材料强韧化途径：陶瓷复合材料强韧化途径：颗粒弥散颗粒弥散、纤维（晶须）补强增纤维（晶须）补强增韧韧、层状复合增韧层状复合增韧、与金属复合增韧与金属复合增韧及及相变增韧相变增韧等。等。陶瓷基复合材料韧性大大改善，强度、模量也有提高！陶瓷基复合材料韧性大大改善，强度、模量也有提高！颗粒增韧：弹性模量、强度均较整体陶瓷材料提高颗粒增韧：弹性模量、强度均较整体陶瓷材料提高力力位移曲线形状不发生变化位移曲线形

18、状不发生变化纤维增韧：弹性模量、强度大大提高纤维增韧：弹性模量、强度大大提高力力位移曲线形状发生变化位移曲线形状发生变化纤维增韧断裂前吸收了大量断裂能（韧性大幅提高）纤维增韧断裂前吸收了大量断裂能（韧性大幅提高）图6.2 陶瓷基复合材料的力 位移曲线表表6.1 6.1 不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较材材 料料整体陶瓷整体陶瓷颗颗 粒粒 增增 韧韧相相 变变 增增 韧韧AlAl2 2O O3 3SiCSiCAlAl2 2OO3 3/TiCTiCSiSi3 3N N4 4/TiCTiCZrOZrO2 2/Mg/MgOOZrOZrO2

19、 2/Y/Y2 2O O3 3ZrOZrO2 2/AlAl2 20 03 3断裂韧性断裂韧性MPa/mMPa/m1/21/22.72.74.24.24.54.56.06.04.24.4.24.5 54.54.59129126 96 96.5156.515裂纹尺寸裂纹尺寸大小大小,mm1.31.336364174174 4364136414141165 292165 2927416574165864586459 9材材 料料晶须增韧晶须增韧纤纤 维维 增增 韧韧SiC/AlSiC/Al2 20 03 3SiC/SiC/硼硅玻硼硅玻璃璃SiC/SiC/锂铝硅玻璃锂铝硅玻璃铝铝钢钢断裂韧性断裂韧性M

20、Pa/mMPa/m1/21/28 108 101525152515251525334433444464466 6裂纹尺寸裂纹尺寸大小大小,mm1312041312041.1.7 1.1.7 常用陶瓷基体材料常用陶瓷基体材料（1 1）氧化物基体材料）氧化物基体材料）氧化铝）氧化铝（）优点：优点：优异的耐热性优异的耐热性、电绝缘性电绝缘性、高强度高强度、高硬度高硬度、耐磨损耐磨损、耐腐蚀耐腐蚀、低价格低价格；缺点：缺点：脆性大脆性大、韧性差韧性差。）氧化锆）氧化锆性能特点：性能特点：高强度高强度、高硬度高硬度、耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性、高韧性高韧性（是所有陶瓷中最高的是所有陶瓷中最高的）晶型结构：

21、晶型结构：单斜结构单斜结构（mm相，低于相，低于1170度，度，5.65g/cm3）四方结构四方结构（t相，相，11702370度，度，6.10g/cm3）立方结构立方结构（c相，相，2370度以上，度以上，6.27g/cm3）晶型转变：在晶型转变：在11701170度左右发生晶型转变度左右发生晶型转变升温时单斜向四方升温时单斜向四方晶型转变，晶型转变，体积收缩体积收缩7%7%冷却时四方向单斜冷却时四方向单斜晶型转变，晶型转变，体积膨胀体积膨胀体积变化导致纯氧化锆很难制作构件？体积变化导致纯氧化锆很难制作构件？稳定化处理：稳定剂稳定化处理：稳定剂氧化钙氧化钙（CaOCaO）、）、氧化镁氧化镁（

22、MgOMgO）、）、氧化钇氧化钇（Y2O3Y2O3）、）、氧化铈氧化铈（CeO2CeO2）等。）等。稳定化原理：稳定化原理：a a）稳定剂氧化物阳离子能够在氧化锆晶体中）稳定剂氧化物阳离子能够在氧化锆晶体中形成单斜、形成单斜、四方、立方晶型的置换型固溶体四方、立方晶型的置换型固溶体（它们与锆阳离子半径相它们与锆阳离子半径相近，在氧化锆中有很大的溶解度近，在氧化锆中有很大的溶解度）；）；b b）这些固溶体可通过）这些固溶体可通过快冷避免共析分解快冷避免共析分解而将高温晶型以而将高温晶型以亚稳的形式亚稳的形式保持到室温，即保持到室温，即高温稳定的四方相可以部分地高温稳定的四方相可以部分地以亚稳的形

23、式保存到室温以亚稳的形式保存到室温，形成部分稳定氧化锆（，形成部分稳定氧化锆（partial partial stabilized ZrO2stabilized ZrO2，PSZPSZ）。）。相变增韧原理：相变增韧原理：a a）外加应力作用下，）外加应力作用下，PSZPSZ存在四方相向单斜相转变的过存在四方相向单斜相转变的过程，即程，即“应力诱导相变应力诱导相变”；b b）该过程能够）该过程能够吸收能量吸收能量，使裂纹尖端的应力场松弛使裂纹尖端的应力场松弛，增增加裂纹扩展阻力加裂纹扩展阻力，从而达到增韧的目的（，从而达到增韧的目的（相变增韧相变增韧）。）。四方多晶氧化锆四方多晶氧化锆：即即TZ

24、PTZP，在四方区烧结，并将四方晶型，在四方区烧结，并将四方晶型全部全部保留至室温保留至室温的氧化锆，一般的氧化锆，一般以氧化钇为稳定剂以氧化钇为稳定剂（Y-TZPY-TZP），该材料），该材料具有很好的力学性能！具有很好的力学性能！用作复合材料基体的氧化锆一般是添加了一定稳定剂而用作复合材料基体的氧化锆一般是添加了一定稳定剂而获得的获得的PSZPSZ或或TZPTZP！（2 2）非氧化物基体材料）非氧化物基体材料1 1）碳化硅）碳化硅（SiCSiC）晶型结构：具有两种晶型结构，晶型结构：具有两种晶型结构，典型的共价键结合典型的共价键结合。制备方法：反应烧结、常压烧结、液相烧结、热等静压烧结制备

25、方法：反应烧结、常压烧结、液相烧结、热等静压烧结等等优优点：高熔点、低密度、高硬度、优异的抗氧化性、点：高熔点、低密度、高硬度、优异的抗氧化性、优异高温性能、良好耐腐蚀性、低热膨胀系数、优异高温性能、良好耐腐蚀性、低热膨胀系数、良好力学性能、导电、导热性能、高抗磨损性能良好力学性能、导电、导热性能、高抗磨损性能缺缺点：点：任何环境下都表现出致命的脆性任何环境下都表现出致命的脆性2 2）氮化硅）氮化硅（SiSi3 3N N4 4）晶型结构：是氮和硅的唯一化合物，有两种晶型。晶型结构：是氮和硅的唯一化合物，有两种晶型。制备方法：反应烧结、热压烧结制备方法：反应烧结、热压烧结 一般加入少量烧结助剂（

26、纯氮化硅很难固相烧结）一般加入少量烧结助剂（纯氮化硅很难固相烧结）优优点：强度较高、耐腐蚀、耐高温、抗热振性能好、点：强度较高、耐腐蚀、耐高温、抗热振性能好、密度小、介电性好。密度小、介电性好。缺缺点：点：致命的脆性致命的脆性。表表6.2 6.2 常用陶瓷基体材料性能常用陶瓷基体材料性能材料材料密度，密度，g/cm3g/cm3熔点，熔点，C C 拉伸强度，拉伸强度，MPaMPa杨氏模量，杨氏模量，GPaGPa热膨胀系热膨胀系数，数，1010-6 6/K/K氧化铝氧化铝3.993.9920502050250-300250-300 360-400360-4008.58.5氧化锆氧化锆5.5-6.3

27、5.5-6.326802680-240(m240(m相相)8.8-11.88.8-11.8碳化硅碳化硅3.23.225002500310310400-440400-4404.84.8氮化硅氮化硅3.43.4190019004104103103102.25-2.25-2.872.871.2 1.2 陶瓷基复合材料分类陶瓷基复合材料分类（1 1）按材料的用途分类）按材料的用途分类结构陶瓷复合材料结构陶瓷复合材料：用于制造各种承力构件。：用于制造各种承力构件。功能陶瓷复合材料功能陶瓷复合材料：利用各种特殊性能：利用各种特殊性能 （声、光、电、磁、热等）（声、光、电、磁、热等）（2 2）按基体材料的种

28、类分类）按基体材料的种类分类氧化物基氧化物基：Al2O3,SiO2,ZrO2,3Al2O3.2SiO2,MgOAl2O3,SiO2,ZrO2,3Al2O3.2SiO2,MgO非氧化物非氧化物：SiC,TiCSiC,TiC,B,B4 4C,SiC,Si3 3N N4 4,TiN,TiN,BN,MoSi,BN,MoSi2 2,TiB,TiB2 2微晶玻璃基微晶玻璃基：铝锂硅酸盐微晶玻璃（：铝锂硅酸盐微晶玻璃（LiOLiO2 2-Al-Al2 2OO3 3-SiO-SiO2 2）、）、镁铝硅酸盐微晶玻璃（镁铝硅酸盐微晶玻璃（MgO-AlMgO-Al2 2OO3 3-SiO-SiO2 2）碳碳 /碳碳

29、：碳纤维增强碳或者石墨化的树脂碳复合材料。：碳纤维增强碳或者石墨化的树脂碳复合材料。水水 泥泥 基基：无机胶凝材料，如水泥用作基体材料。：无机胶凝材料，如水泥用作基体材料。（3 3）按增强体的形态分类）按增强体的形态分类1 1）颗粒增强）颗粒增强：根据增强相相对于基体弹性模量，有：根据增强相相对于基体弹性模量，有：a a）延性颗粒复合于强基质中延性颗粒复合于强基质中：利用：利用塑性变形或沿晶界滑塑性变形或沿晶界滑移来缓解应力集中移来缓解应力集中，主要指，主要指金属颗粒金属颗粒（如（如TiNTiN/Ni/Ni）。）。韧韧性可显著提高性可显著提高，强度变化不大强度变化不大，高温性能下降高温性能下降

30、。b b）刚性粒子复合于基质中刚性粒子复合于基质中：利用：利用弹性模量和热物理参数弹性模量和热物理参数的不同，形成残余应力的不同，形成残余应力，该应力场，该应力场与裂纹尖端相互作用与裂纹尖端相互作用（裂纹偏转、绕道、分岔、钉扎等），产生增韧的作用。（裂纹偏转、绕道、分岔、钉扎等），产生增韧的作用。抗弯强度有很大提高抗弯强度有很大提高，断裂韧性的提高不够理想断裂韧性的提高不够理想。当增强颗粒尺寸很小时当增强颗粒尺寸很小时(纳米级及几个微米纳米级及几个微米)形成弥散强化。形成弥散强化。选择颗粒弥散相的原则：选择颗粒弥散相的原则：往往是往往是 高熔点、高硬度的非氧化物高熔点、高硬度的非氧化物必须有最

31、佳尺寸、形状、分布及数量必须有最佳尺寸、形状、分布及数量 在基体中溶解度必须很低在基体中溶解度必须很低，不得与基体发生反应不得与基体发生反应 与基体须有良好的结合强度与基体须有良好的结合强度与纤维增强陶瓷复合材料相比，弥散强化陶瓷有如下优点：与纤维增强陶瓷复合材料相比，弥散强化陶瓷有如下优点：制备成本低制备成本低材料性能各向同性材料性能各向同性 颗粒增强作用在高温下仍然起作用颗粒增强作用在高温下仍然起作用2 2）纤维）纤维(晶须晶须)增强增强短纤维或晶须：短纤维或晶须：可以明显改善陶瓷基体的韧性可以明显改善陶瓷基体的韧性，强度提高不够显著强度提高不够显著，模量与基体几乎相当模量与基体几乎相当；

32、长纤维：长纤维：韧性显著提高韧性显著提高，强度和模量都有不同程度的增加强度和模量都有不同程度的增加。选择纤维或晶须的原则：选择纤维或晶须的原则：尽量使纤维或晶须尽量使纤维或晶须在基体中均匀分布在基体中均匀分布（高速搅拌、超声分散、（高速搅拌、超声分散、表面活性剂等）表面活性剂等）弹性模量要匹配弹性模量要匹配（纤维的强度和模量要大于基体材料）（纤维的强度和模量要大于基体材料）与基体有与基体有良好化学相容性良好化学相容性（无明显化学反应或形成固溶体）（无明显化学反应或形成固溶体）热物理参数与基体相匹配热物理参数与基体相匹配3 3）片材增强）片材增强属于属于层状复合材料层状复合材料，有以石墨作为碳化硅的夹层材料、以，有以石墨作为碳化硅的夹层材料、以氮化硼作为氮化硅的夹层材料。氮化硼作为氮化硅的夹层材料。