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          氟碳漆陶瓷材料陶瓷材料的断裂强度陶瓷特有的共价键和离子键结构使其具有耐高溢、低密度、高比强、高比模、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、耐磨报等优异性能,但又具有脆性大和可靠性差的致命弱点.高键能使陶瓷材料具有很强的缺陷敏感性,而缺陷敏感性又有显著的体积效应,即陶瓷材料的强度取决于缺陷的最大尺寸而不是数量。高模量使陶瓷材料具有很强的裂纹敏感性,而裂纹敬感性存在着显著的能量累积效应,即陶瓷材料的裂纹扩展取决于能量的释放而不是最大应力.因此,陶瓷材料脆性主要表现为缺陷容易导致裂纹的生成和扩展。

    Griffith理论认为,陶瓷材料发生脆性破坏的临界条件是应力使内部储存的弹性应变能等于裂纹扩展需要克服的表面能式中,。为断裂强度;E为弹性模量;y为表面能;,为泊松比;Co为缺陷长度。显然,陶瓷材料的强度受缺陷的尺寸控制,而缺陷尺寸与陶瓷材料的微结构和制备工艺密切相关。因此,陶瓷材料的实际强度不仅远低于理论强度,而且变化范围很大。从以上讨论可知.陶瓷材料脆性大和可靠性差,严重制约其作为高a结构材料的应用.理论研究与实践表明.陶瓷材料可以通过抑制体积效应来提高强度和均匀性.但不能通过提高表面能来提高韧性。因此,发展陶瓷基复合材料(CeramicMatrixComposite.CMC)是改善陶瓷材料强韧性的有效途径.陶瓷基复合材料陶瓷材料的强韧化途径为了克服陶瓷材料脆性大和可靠性差的致命弱点.要求陶瓷材料兼具优良的强度和韧性。已发展了多种强韧化途径,归纳起来有“纳米晶拉增韧”、“原位自生增韧、“仿生结构增韧”和“增强休增韧”四种.2.1.1纳米晶粒增韧(Nano-grainToughening)1987年,德国的Karch等人[61报道了纳米陶瓷的高韧性和低温超塑性。理论上.如果晶粒尺寸为3-6nm,晶界厚度为1-2nm,纳米陶瓷晶界体积约占整个体积的50%,这种纳米陶瓷颗粒的尺寸效应和晶界效应具有显著的强韧性效果。但实际上,纳米陶瓷颗粒巨大的表面积和表面活性使品粒在烧结过程中容易长大,解决单相纳米陶瓷脆性和可加工性的努力并未取得实质性进展。因此,纳米强韧化研究的重点从单相纳米陶瓷转向纳米复相陶瓷。多相多晶陶瓷中只要有一相的尺度在纳米级,即称为纳米复相陶瓷。表1-3列出了几种纳米复相陶瓷的性能.1-1所示为Si3N4/SiC纳米复相陶瓷的显微结构。可以看出,纳米复相陶瓷增强效果非常显著,而增韧效果并不显著.这主要是因为纳米颗粒大幅度减小缺陷尺寸,但不能有效增加裂纹扩展路径。

    原位自生增韧原位自生增韧即在制备过程中通过对材料组元的形核和品体生长的控制,使徽结构细化或取向生长.从而抑制陶瓷材料对缺陷和裂纹的敏感性。原位自生增韧有自生晶棒(CrystalRod)、纳米层状(Nano-Laminate)和定向共晶(reetionalEutectie)等。(1)自生品棒增韧陶瓷是利川陶瓷在烧结过程或随后热处理过程中.品粒取,增韧。该品棒的生成大多是主晶相通过“溶解一沉沂的方式生成.烧结助邢成的品界玻翩可以起到溶剂作川·自冶韧““拄亨优异的强韧性·以Las伪和Y:):作为烧结助剂的自增韧氮化硅已成功应世于呀份陶瓷轴承和高滋机械密封等领城。

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