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[复合材料] 车用陶瓷复合材料

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发表于 2020-4-23 11:32:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【汽车材料网】车用陶瓷复合材料
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,而其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
(1)主要类型
① 氧化铝系列纤维增强陶瓷复合材料:具有较好的高温抗氧化性,可在14000℃高温下应用。但纤维高温下强度会下降,且在高温成型过程中,氧化物纤维易与陶瓷基体形成强结合面,形成脆性破坏,丧失纤维的补强增韧作用。
② 碳化硅系列纤维增强陶瓷复合材料:具有较好的高温稳定性,其制备方法主要有化学气相沉积法和有机聚合物先驱体转化法两种。
③ 氮化硅系列纤维增强陶瓷复合材料:是由Si、N、C等组成的复相陶瓷纤维,一般也采用有机聚合物先驱体转化法制备。
④ 碳纤维增强陶瓷复合材料:碳纤维是目前较为成熟的纤维增强体,具有较高的耐高温性能,惰性气氛中2000℃以上的高温条件下,其强度基本不下降。但其高温抗氧化性较差,这也限制了其作为陶瓷基增强材料的应用发展。
⑤ 连续纤维增强陶瓷复合材料:相对于短切纤维来说,连续纤维增强复合材料具有较高的韧性和耐冲击性,可靠性高,是提高陶瓷材料最有效的方法。但其在生产、纤维排布、编织、成型等方面工艺复杂,成本高,技术尚待发展。
2)成型工艺
成型方面,主要方法包括:浆料浸渍和热压烧结法、直接氧化沉积法、溶胶-凝胶法、化学气相法、先驱体转化法。
(3)应用情况

图1 陶瓷刹车盘



陶瓷基复合材料虽然具有强度高、耐高温性好、耐腐蚀性好等优点,适合应用在一些易磨损部件上,如,发动机涡轮、轴承、刹车片、气缸盖、活塞等。但目前其制造工艺复杂,成本相对较高。其目前在航空航天领域应用较多,在汽车领域的大规模应用还有待材料和成型技术的进一步发展。



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