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世界航空工业发展的核心:陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料(CMC,Ceramic Matrix Composites)

作为一种以陶瓷为基体与各种纤维复合制备的一类复合材料,具有高强度和高韧性的特性。陶瓷基复合材料成为航天航空,国防,航空动力,空间推进,空间站,航天器,核工业,化学工业等众多尖端科技领域所必需,例如用作液体火箭发动机喷管、导弹天线罩、航天飞机鼻锥、飞机刹车盘和高档汽车刹车盘等

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陶瓷基复合材料的分类

主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在,按照化合物元素的不同可分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、以及以混合氧化物形态存在的材料。

(1)氧化物陶瓷基体

主要有氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。例如氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度和高耐化学腐蚀性等,其韧性在陶瓷中最高,应用其耐磨损性能,可以制作拉丝模、轴承、密封件、医用人造骨骼、汽车发动机的塞顶、缸盖底板和汽车内衬等。

(2)氮化物陶瓷基体

主要是氮与过度金属(如钛、钒、铌、锆、钽、铪)的化合物,还有氮化硅中固溶有铝和氧但仍保持氮化硅结构的氮化物陶瓷。如氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷等。

(3)碳化物陶瓷基体

这是硅、钛及其他过渡金属碳化物的总称,其中以碳化硼陶瓷为主。碳化硼是一种低密度、高熔点、高硬度陶瓷。碳化硼粉末可以通过无压烧结、热压等制备技术形成致密的材料。

(4)玻璃和玻璃陶瓷基体

玻璃基体:高硅氧玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃等。

玻璃陶瓷基体:在一定条件下玻璃可以出现结晶,并在熔点时因原子有序排列,体积骤然变小,形成结晶化的玻璃,即玻璃陶瓷。如铝锂硅酸盐玻璃陶瓷、镁铝硅酸盐玻璃陶瓷等。

(5)其他陶瓷基体

如硼化物陶瓷、硅化物陶瓷等。