中國粉體網(wǎng)訊  層狀陶瓷復(fù)合材料是以陶瓷材料為硬夾層，以氮化硼或石墨為軟夾層，并且通過燒結(jié)工藝制備出具有層狀結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合材料。層狀陶瓷復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕性能和良好的抗高溫氧化性能等，已經(jīng)成為陶瓷材料增強(qiáng)和增韌的主要研究和發(fā)展方向。

層狀陶瓷復(fù)合材料的種類

以氮化硼為夾層的層狀陶瓷復(fù)合材料：AlN/BN，SiC/BN，Si3N4/BN，ZrB2-SiC/BN，HfC-SiC/BN。

以石墨為夾層的層狀陶瓷復(fù)合材料：SiC/石墨，ZrB2-SiC/石墨，HfC-SiC/石墨，Al2O3/石墨，TiB2/石墨。

層狀陶瓷復(fù)合材料的成型

流延成型

流延成型是一種比較成熟的制備高質(zhì)量陶瓷薄層的方法。該工藝是將含有粘合劑的陶瓷漿料利用刮刀制成薄膜片層，然后把這些片層疊在一起進(jìn)行加壓，進(jìn)一步燒結(jié)成為層狀陶瓷復(fù)合材料。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行陶瓷基層狀復(fù)合材料的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由刮刀高度控制陶瓷基片的厚度；缺點(diǎn)是由于不同粒徑和不同性質(zhì)的顆粒的分散性不同，無法制備成為較為復(fù)雜的材料。

注漿成型

同流延成型一樣，注漿成型是一種以水為主要溶劑的流態(tài)成型方法。成型前通過調(diào)節(jié)料漿的濃度、pH值等來調(diào)節(jié)粘度，使?jié){料具有良好的流動(dòng)性。在石膏模中交替倒入不同料漿，得到層狀泥坯。

該方法具有一次成型且無需粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)，但漿料中的溶劑只能通過石膏模吸收和自然干燥兩種途徑而去除，因此時(shí)間較長。同時(shí)，坯體由于在成型過程中無外加壓力而使得密度和機(jī)械強(qiáng)度均較低。

軋膜成型

該法是將陶瓷粉料與有機(jī)粘合劑、溶劑、燒結(jié)助劑等置于兩輥軸之間進(jìn)行混練，使各組份充分混合均勻，然后在兩軋輥間反復(fù)軋制，達(dá)到所需厚度。

該法通過高剪切作用打碎粉末團(tuán)聚，使粉末均勻化，減少缺陷。但由于坯料只在厚度方向和前進(jìn)方向受到碾壓，在寬度方向缺乏足夠的壓力，使有機(jī)物分子和粉料都具有一定的定向作用，成型的素坯在性能上存在各向異性。

電泳成型

在直流電場(chǎng)的作用下通過漿料中荷電質(zhì)點(diǎn)的電泳運(yùn)動(dòng)沉積基體或夾層材料坯體。由于水易電解，常用醇和酮類有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)。坯體厚度由漿料濃度、材料介電性質(zhì)、電場(chǎng)強(qiáng)度、沉積時(shí)間等因素決定。

此方法得到的材料最小厚度可達(dá)2μm，且界面平整度達(dá)到亞微米級(jí)，可制備復(fù)雜形狀坯體，成型過程中無需使用有機(jī)粘合劑、增塑劑等。但由于工藝的特殊性，致使其所能應(yīng)用范圍受限。

層狀陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)

熱壓燒結(jié)

將含有有機(jī)物的層狀材料進(jìn)行排膠處理。為了排膠徹底，升溫速率要慢（10℃/min以下），一般為3~5℃/min。排膠溫度在600℃以內(nèi)，保溫時(shí)間幾小時(shí)。

熱壓燒結(jié)能得到致密度較高且力學(xué)性能良好的層狀復(fù)合材料，但是熱壓燒結(jié)存在燒結(jié)溫度高、工藝復(fù)雜、設(shè)備造價(jià)高、僅適于制備尺寸較小且形狀簡(jiǎn)單的構(gòu)件，使其在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用有限。

常壓燒結(jié)

相對(duì)熱壓燒結(jié)而言，常壓燒結(jié)具有燒結(jié)溫度低、工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

在含有燒結(jié)助劑的情況下常壓燒結(jié)很難得到致密的燒結(jié)體，進(jìn)而影響材料的力學(xué)性能，因此此方法多用于制備對(duì)強(qiáng)度要求不高的功能材料。

化學(xué)氣相滲透

等溫化學(xué)氣相滲透法(簡(jiǎn)稱ICVI法）起源于20世紀(jì)60年代中期，是在化學(xué)氣相沉積（簡(jiǎn)稱CVD法）方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種制備陶瓷基復(fù)合材料的新方法。

與熱壓燒結(jié)和常壓燒結(jié)工藝相比，ICVI工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：ICVI工藝在無壓和相對(duì)低溫條件下進(jìn)行（粉末燒結(jié)通常2000℃以上，ICVI法1000℃左右），對(duì)纖維類增強(qiáng)物的損傷較小，可制備出高性能陶瓷基復(fù)合材料；通過改變氣態(tài)前驅(qū)體的種類、含量、沉積順序、沉積工藝，可方便地對(duì)陶瓷基復(fù)合材料的界面、基體的組成與微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；由于不需要加入燒結(jié)助劑，所得到的陶瓷基體在純度和組成結(jié)構(gòu)上優(yōu)于用燒結(jié)方法制備的；可制備形態(tài)復(fù)雜、纖維體積分?jǐn)?shù)較高的陶瓷基復(fù)合材料。

參考資料：

解玉鵬、丁力等.層狀結(jié)構(gòu)陶瓷制備工藝與增韌機(jī)理的研究

齊亞娥、徐莉.氧化鋁層狀結(jié)構(gòu)陶瓷的研究進(jìn)展

李良軍.層狀陶瓷的制備、動(dòng)態(tài)壓縮性能及抗沖擊機(jī)理

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