【正文】 直接氧化法工藝 的 缺點 ①以這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品中， 殘余的金屬 很難完全被氧化或除去 。 ② 這種方法 難于用來生產(chǎn) 一些 較大的和比較復(fù)雜的部件 ，比如航天工業(yè)的一些部件。 186 原位化學(xué)反應(yīng)技術(shù) 已經(jīng)被廣泛用于 制造整體陶瓷件 ，同樣該技術(shù)也可以用于制造 陶瓷基復(fù)合材料 ，已廣泛應(yīng)用的有 CVD和 CVI工藝。 3)原位化學(xué)反應(yīng)法 187 ① CVD法 CVD法就是利用 化學(xué)氣相沉積 技術(shù)，通過一些 反應(yīng)性混合氣體 在高溫狀態(tài)下反應(yīng)， 分解出陶瓷材料 并 沉積 在各種增強材料上形成 陶瓷基復(fù)合材料 的方法。 188 ② CVI法 將化學(xué)氣相沉積技術(shù)運用在 將大量陶瓷材料 滲透 進增強材料預(yù)制坯件 的工藝就稱為 化學(xué)氣相滲透工藝 。 189 從這兩種工藝技術(shù)來說， CVD法首先被開發(fā)并應(yīng)用于一些陶瓷纖維的制造和 C/C復(fù)合材料的制備； CVI方法 在 CVD技術(shù)上發(fā)展起來 并被廣泛應(yīng)用于各種陶瓷基復(fù)合材料。 190 下圖是 CVI的工藝示意圖， 191 加熱元件 帶孔的擋環(huán) 水冷底座 源氣 纖維預(yù)成型體 滲透的復(fù)合材料 熱區(qū) ,1200 ℃ 逸出的氣體 熱表面 冷表面 CVI工藝示意圖 192 以 A12O3陶瓷基復(fù)合材料為例，反應(yīng)性混合氣體 (AlCl3／ H2/CO2)在較低的沉積溫度(950~1000℃ )和壓力 (2~3kPa)下發(fā)生下列反應(yīng)： 193 2AlCl3(g) + 3H2(g) +3CO2(g) ? Al2O3(s) + 3CO(g) +6HCl(g) 固態(tài)的 Al2O3沉積在纖維表面，最后形成陶瓷基復(fù)合材料。 H2(g) + CO2 (g) ?H2O(g) + CO(g) 194 與 CVD工藝相比， CVI工藝實際上是一種 低溫和低壓工藝 ，這樣就可以避免一般陶瓷基復(fù)合材料工藝對增強材料的損傷。 CVI制造的產(chǎn)品，其實際密度可以達到理論密度的 93％ ~94％。 195 CVI工藝生產(chǎn) CMC的主要優(yōu)點： ① 在高溫下有很好的機械性能； ②可以生產(chǎn)一些較大的、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品； ③產(chǎn)品能較好地保持纖維和基體的抗彎性能。 196 CVI工藝的主要缺點就是生產(chǎn)工藝時間較長，生產(chǎn)成本較大。 197 4)溶膠 凝膠法和熱解法 ① 溶膠 凝膠法 溶膠 凝膠（ SolGel） 法是運用膠體化學(xué)的方法，將含有 金屬化合物的溶液 ，與 增強材料 混合后反應(yīng)形成 溶膠 ，溶膠在一定的條件下轉(zhuǎn)化成為 凝膠 ，然后燒結(jié)成 CMC的一種工藝。 198 由于從 凝膠 轉(zhuǎn)變成 陶瓷 所需的反應(yīng)溫度要低于傳統(tǒng)工藝中的 熔融和燒結(jié)溫度 ，因此，在制造一些 整體的陶瓷構(gòu)件 時，溶膠 凝膠法有較大的優(yōu)勢。 199 溶膠 凝膠法 與一些 傳統(tǒng)的制造工藝結(jié)合，可以發(fā)揮比較好的作用。 如在 漿料浸漬工藝 中，溶膠 作為纖維和陶瓷的 黏結(jié)劑，在隨后除去黏結(jié)劑的工藝中， 溶膠 經(jīng)燒結(jié)后變成了 與陶瓷基相同的材料 ，有效地減少了復(fù)合材料的孔隙率。 200 ② 熱解法 熱解 (Pyrolysis)法就是 使聚合物先驅(qū)體熱解 形成陶瓷基復(fù)合材料的方法。 201 如由 聚碳硅烷 生產(chǎn) SiC陶瓷基復(fù)合材料中，聚合物一般 在熱解過程中 有較高的陶瓷產(chǎn)量、低的收縮、好的機械性能，同時聚合物本身容易制備。 聚合物熱解法可用來生產(chǎn) SiCf/SiC和Si3N4f/SiC等陶瓷基復(fù)合材料。 202 溶膠 凝膠法和熱解法生產(chǎn) CMC的優(yōu)點： ①、 容易控制復(fù)合材料的組分，無論是溶膠 還是 聚合物先驅(qū)體 都比較容易滲透到纖維中； ②、 最后成型時的溫度較低。 203 溶膠 凝膠法和熱解法生產(chǎn) CMC的缺點： ①、 在燒結(jié)時會產(chǎn)生 較大的收縮 ； ②、 收率較低 。 204 5)自蔓燃高溫合成法 自蔓燃高溫合成 (selfpropagation high temperature synthesis )法就是 利用高效的熱反應(yīng) 使化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行下去 ，最后生成所需要的產(chǎn)品。 205 自蔓燃高溫合成技術(shù)一般用于制造 系列耐火材料 。 該技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品中一般都有 較多的孔隙 。 為了減少孔隙，在燃燒反應(yīng)結(jié)束后，溫度還相當(dāng)高的情況下，應(yīng)立即置于較高壓力。 206 自蔓燃高溫合成技術(shù)中 沒有外加的熱源 ，一些用傳統(tǒng)方法難以生產(chǎn)的陶瓷化合物 通過急劇升溫的高熱反應(yīng) 被制造出來。 如將鈦粉和碳黑混合，冷壓成型，點燃，迅速引燃后形成碳化鈦。 207 以自蔓燃高溫合成法制造的耐火部件具有以下特點： ① 很高的燃燒溫度 (最高可達 4000℃ 以上） ② 簡單、低成本的設(shè)備 ； ③ 能很好地 控制化學(xué)組成 ，可以制造不同形狀的產(chǎn)品。 208 許多陶瓷產(chǎn)品如 SiC/Al2O3 TiC/ Al2O3 BN/ Al2O3 TiB2/TiC等都可以用 自蔓燃高溫合成法制造； 另外一些 金屬基的材料 也可以用此法生產(chǎn)，因此在美國、俄羅斯等一些國家，圍繞自蔓燃高溫合成法在不斷研制新的產(chǎn)品和技術(shù)。 209 陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝 (1)纖維增強 陶瓷基復(fù)合材料的制備 纖維增強陶瓷基復(fù)合材料的性能取決于多種因素。 210 從 基體 方面看，與 氣孔 的尺寸及數(shù)量、 裂紋 的大小以及一些其他缺陷有關(guān)； 從 纖維 方面來看，則與纖維中的雜質(zhì) 、纖維的 氧化程度 、 損傷 及其他 固有缺陷 有關(guān)； 211 從 基體與纖維的結(jié)合 情況看，則與 界面的結(jié)合效果 、 纖維在基體中的取向 以及基體與纖維的熱膨脹系數(shù)差 有關(guān)。 正因為有如此多的影響因素，所以在實際中針對不同的材料， 制作方法 也會不同。 212 制備工藝主要有以下幾種 ： 1) 泥漿燒鑄法 在 陶瓷泥漿 中把 纖維分散 ，然后澆鑄在 石膏模型 中。 213 泥漿燒鑄法 比較 古老 ，不受 制品形狀的限制，但對 提高產(chǎn)品性能的效果 不顯著，成本低，工藝簡單，適合于短纖維增強陶瓷基復(fù)合材料的制作。 214 2) 熱壓燒結(jié)法 將 長纖維切短 （＜ 3mm），然后 分散 并 與基體粉未混合 ，再進行 熱壓燒結(jié) 。 215 3) 浸漬法 這種方法適用于長纖維。 首先 把纖維編織成所需形狀 ； 然后 用陶瓷泥漿浸漬 ，干燥后進行焙燒。 216 浸漬法 的優(yōu)點是 纖維取向可自由調(diào)節(jié) ；缺點是 不能制造大尺寸制品 ，而且所得 制品的致密度較低 。 217 纖維增強陶瓷基復(fù)合材料制作過程 ① 碳纖維增強氧化鎂 以 氧化鎂為基體 ， 碳纖維為增強體 （體積含量為 10%左右），在 1200℃ 進行 熱壓成型 獲得復(fù)合材料，它的抗破壞能力比 純氧化鎂 高出10倍以上。 218 但由于碳纖維與氧化鎂的 熱膨脹系數(shù)相差一個數(shù)量級 ，所以這種復(fù)合材料具有 較多裂紋 ，實用價值不大。 219 ② 石墨纖維增強 Li2Ｏ Al2O3nSiO2 用 石墨纖維 作增強體，以 氧化鋰、氧化鋁和石英 組成的復(fù)鹽為基體。 把復(fù)鹽先制成泥漿，然后使其附著在石墨纖維氈上，把這種氈片無規(guī)則地積層，并在1375~1425℃ 熱壓 5分鐘，壓力為 7MPa。 所得復(fù)合材料與基體材料相比 耐力學(xué)沖擊和耐熱沖擊 。 220 ③ 碳纖維增強無定型二氧化硅 基體為 無定型二氧化硅 ，增強體為 碳纖維 ，碳纖維的含量約 50%左右。 這種復(fù)合材料 沿纖維方向的彎曲模量可達 150GPa，而且在 800℃ 時仍能保持在100GPa，在室溫和 800℃ 時的彎曲強度卻達到了 300MPa。 221 在冷水和 1200℃ 之間進行 熱沖擊實驗 ，基體沒有產(chǎn)生裂紋 。實驗后測定的強度與實驗前完相同。 222 (2) 晶須與顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料的制備 晶須與顆料的尺寸均很小，用它們進行增韌的陶瓷基復(fù)合材料的 制造工藝是基本相同的。 223 晶須與顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝只需 將晶須或顆粒分散后 并 與基體粉末混合均勻 ，再用 熱壓燒結(jié)的方法 即可制得高性能的復(fù)合材料。 224 晶須與顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料的工藝過程 把幾種 原料粉末混合 配成坯料的方法可分為 干法和濕法 兩種。 新型陶瓷領(lǐng)域混合處理加工的 微米級、亞微米級粉末方法 由于效率和可靠性等原因大多采用濕法。 1) 配料 225 濕法 主要以 水 作溶劑，但在氮化硅、碳化硅等 非氧化物系原料 混合時，為防止原料的氧化則使用 有機溶劑 。 混合裝置一般采用 專用球磨機 。 為防止球磨過程中 因磨球和內(nèi)襯研磨下來的磨削作為雜質(zhì) 混入原料中，最妤采用與原料材質(zhì)相同的陶瓷球和內(nèi)襯。 226 2) 成型 混好后的料漿在成型時有三種不同的情況： ① 經(jīng) 一次干燥 制成 粉末坯料 后供給成型工序； ② 把結(jié)合劑添加于料漿中，不干燥坯料，保持漿狀 供給成型工序； ③ 用壓濾機 將料漿狀的粉 脫水后成坯料供給成型工序。 227 把上述 干燥粉料 充入型模內(nèi)，加壓后即可成型。 通常有 金屬模成型法 和 橡皮模成型法 。金屬模成型法的裝置簡單，成型成本低廉，但它的加壓方向是單向的，粉末與金屬模壁的摩擦力大，粉末間傳遞壓力不太均勻。 故易造成燒成后的生坯變形或開裂，只能適于形狀比較簡單的制件。 228 橡皮模成型法 是用靜水壓從各個方向均勻加壓于橡皮模來成型，故不會發(fā)生生坯密度不均勻和具有方向性等問題。 由于在成型過程中毛壞與橡皮模接觸而壓成生坯，故難以制成精密形狀，通常還要用剛玉對細(xì)節(jié)部分進行修整。 另外還有 注射成型法 、 注漿成型法 以及擠壓成型法 等等，它們各有其特點，但也有其局限性。 229 3) 燒結(jié) 從生坯中 除去粘合劑后的陶瓷素坯 燒結(jié)成致密制品的過程叫燒結(jié)。 燒結(jié)窯爐的種類繁多，按其功能可分為間歇式和連續(xù)式。 230 4) 精加工 燒結(jié)后的許多制品還需進行 精加工 。 精加工的目的是為了提高燒成品的 尺寸精度 和 表面平滑性 ，前者主要用 金剛石砂輪進行磨削加工，后者則用 磨料 進行研磨加工。