陶瓷复合材料材料

陶瓷与陶瓷或陶瓷基体材料与其他材料所组成的多相材料。

主要有陶瓷与金属复合材料，如特种无机纤维或晶须增强金属材料、金属陶瓷、复合粉料等；陶瓷与有机高分子材料的复合材料，如特种无机纤维或晶须增强有机材料等；陶瓷与陶瓷的复合材料，如特种无机纤维、晶须、颗粒、板晶等增韧补强陶瓷材料。陶瓷基复合材料通常可分为颗粒补强陶瓷基复合材料和纤维补强陶瓷基复合材料两类。

(1)陶瓷能够很好地渗透进纤维点须和颗粒增强材料；

(2)同增强材料之间形成较强的结合力；

(3)在制造和使用过程中同增强纤维间没有化学反应；

(4)对纤维的物理性能没有损伤；

(5)很好的抗蠕变、抗冲击、抗疲劳性能；

(6)高韧性；

(7)化学稳定性，具有耐腐蚀、耐氧化、耐潮湿等化学性能

陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在，按照组成化合物的元素不同，又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。此外，还有一些会以混合氧化物的形态存在

氧化物陶瓷基体

(1)氧化铝陶瓷基体 以氧化铝为主要成分的陶瓷称为氧化铝陶瓷，氧化铝仅有一种热动力学稳定的相态。氧化铝陶瓷包括高纯氧化铝瓷，99氧化铝陶瓷，95氧化铝陶瓷，85氧化铝陶瓷等

(2)氧化锆陶瓷基体 以氧化锆为主要成分的陶瓷称为氧化锆陶瓷。氧化锆密度5.6-5.9g/cm3，熔点2175℃。稳定的氧化锆陶瓷的比热容和导热系数小，韧性好，化学稳定性良好．高温时具有抗酸性和抗碱性。

氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体

(1)氮化硅陶瓷基体

以氮化硅为主要成分的陶瓷称氮化硅陶瓷，氮化硅陶瓷有两种形态。此外氮化硅还具有热膨胀系数低，优异的抗冷热聚变能力，能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液，还可耐熔融的铅、锡、镍、黄钢、铝等有色金属及合金的侵蚀且不粘留这些金属液。

(2) 氮化硼陶瓷基体

以氮化硼为主要成分的陶瓷称为氯化硼陶瓷。氮化硼是共价键化合物 ，碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体 以碳化硅为主要成分的陶瓷称为碳化硅陶瓷。碳化硅是一种非常硬和抗磨蚀的材料，以热压法制造的碳化硅用来作为切割钻石的刀具。碳化硅还具有优异的抗腐蚀性能，抗氧化性能

(3)碳化硼陶瓷基体

以碳化硼为主要成分的陶瓷称为碳化硼陶瓷。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。

碳纤维陶瓷复合材料是由石墨纤维和陶瓷复合而成的，其密度低，高温强度和弹性模量很高，耐磨性、耐蚀性和韧性良好。例如，碳纤维增强氮化硅陶瓷可在1 400℃长期工作；碳纤维增强石英陶瓷的韧性比纯烧结石英陶瓷大40倍，抗弯强度大5～12倍，能承受1200-1500℃气流的冲击等。

碳纤维陶瓷复合材料主要作为高温材料和耐磨、耐蚀材料，如喷气飞机的涡轮叶片等。

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新型金属—陶瓷复合材料微观结构和非线性性质问题是金属—陶瓷复合新技术（包括梯度复合、纳米复合等）中的重要应用基础问题之一，是新型复合材料设计理论中的重要问题之一。本项目重点研究了新型金属—陶瓷复合材料的微观结构和非线性性质问题及其微观—宏观统一优化设计方法。首先根据新型金属—陶瓷复合材料的微观结构和非线性性质的特征，分别用微观力学和随机模型有限元方法建立了微观结构和非线性性质关系的微观结构理论模型。在微观结构模型研究的基础上，将其与宏观非线性有限元分析相结合，建立了新型金属—陶瓷复合材料从微观到宏观统一优化设计的理论和方法。本研究对设计和合成高性能新型金属—陶瓷复合材料奠定了理论基础。