【正文】 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(jìn)行磨削加工，后者則用 磨料 進(jìn)行研磨加工。 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。 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(diǎn)，但也有其局限性。 228 橡皮模成型法 是用靜水壓從各個(gè)方向均勻加壓于橡皮模來成型，故不會(huì)發(fā)生生坯密度不均勻和具有方向性等問題。金屬模成型法的裝置簡(jiǎn)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。 227 把上述 干燥粉料 充入型模內(nèi)，加壓后即可成型。 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。 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(shí)，為防止原料的氧化則使用 有機(jī)溶劑 。 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。 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(jìn)行增韌的陶瓷基復(fù)合材料的 制造工藝是基本相同的。 221 在冷水和 1200℃ 之間進(jìn)行 熱沖擊實(shí)驗(yàn) ，基體沒有產(chǎn)生裂紋 。 220 ③ 碳纖維增強(qiáng)無定型二氧化硅 基體為 無定型二氧化硅 ，增強(qiáng)體為 碳纖維 ，碳纖維的含量約 50%左右。 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。Al2O3 218 但由于碳纖維與氧化鎂的 熱膨脹系數(shù)相差一個(gè)數(shù)量級(jí) ，所以這種復(fù)合材料具有 較多裂紋 ，實(shí)用價(jià)值不大。 216 浸漬法 的優(yōu)點(diǎn)是 纖維取向可自由調(diào)節(jié) ；缺點(diǎn)是 不能制造大尺寸制品 ，而且所得 制品的致密度較低 。 215 3) 浸漬法 這種方法適用于長(zhǎng)纖維。 213 泥漿燒鑄法 比較 古老 ，不受 制品形狀的限制，但對(duì) 提高產(chǎn)品性能的效果 不顯著，成本低，工藝簡(jiǎn)單，適合于短纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制作。 正因?yàn)橛腥绱硕嗟挠绊懸蛩?，所以在?shí)際中針對(duì)不同的材料， 制作方法 也會(huì)不同。 209 陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝 (1)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的性能取決于多種因素。 207 以自蔓燃高溫合成法制造的耐火部件具有以下特點(diǎn)： ① 很高的燃燒溫度 (最高可達(dá) 4000℃ 以上） ② 簡(jiǎn)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。 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。 該技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品中一般都有 較多的孔隙 。 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(jìn)行下去 ，最后生成所需要的產(chǎn)品。 202 溶膠 凝膠法和熱解法生產(chǎn) CMC的優(yōu)點(diǎn)： 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(shí)的溫度較低。 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(jī)械性能，同時(shí)聚合物本身容易制備。 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。 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(shí)，溶膠 凝膠法有較大的優(yōu)勢(shì)。 196 CVI工藝的主要缺點(diǎn)就是生產(chǎn)工藝時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較大。 CVI制造的產(chǎn)品，其實(shí)際密度可以達(dá)到理論密度的 93％ ~94％。 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。 188 ② CVI法 將化學(xué)氣相沉積技術(shù)運(yùn)用在 將大量陶瓷材料 滲透 進(jìn)增強(qiáng)材料預(yù)制坯件 的工藝就稱為 化學(xué)氣相滲透工藝 。 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。 185 直接氧化法工藝 的 缺點(diǎn) 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 。 N2 以 金屬鋁 為例，在 空氣或氮?dú)?氣氛中，主要發(fā)生下列反應(yīng)： 2Al2O3 AlN 4Al + 3O2 184 一般在這種 陶瓷基復(fù)合材料制品 中，未發(fā)生氧化反應(yīng)的 殘余金屬量 約占 5％ ~ 30％。 182 ② 在 纖維 不斷 被金屬滲透 的過程中，滲透到纖維中的金屬 與 空氣或其他氣體 在不斷發(fā)生 氧化反應(yīng) ，這種反應(yīng)始終 在液相金屬和氣相氧化劑的界面處 進(jìn)行， 反應(yīng)生成的氧化物 沉積在 纖維周圍 ，形成含有少量金屬、致密的陶瓷基復(fù)合材料。 由于它是由 Lanxide公司發(fā)明的，所以又稱為 Lanxide法。 因此，為了避免這種情況，要盡量選用 熱膨脹系數(shù)相近的 增強(qiáng)材料和基體。 以這種方法生產(chǎn) 陶瓷基復(fù)合材料 的 主要優(yōu)點(diǎn) 是 制造工藝是一個(gè)簡(jiǎn)單的一步生產(chǎn)過程 ， 可以獲得一個(gè)均勻的制品 。 175 活塞 熔體 預(yù)制件 加熱棒 液相滲透工藝示意圖 176 由于 熔融的陶瓷 具有 較高的黏度 ，為了提高 陶瓷 對(duì) 預(yù)制增強(qiáng)材料坯件 的滲透，通過對(duì) 增強(qiáng)材料的表面處理 ，來提高其浸漬性，這種 提高滲透 主要采用 化學(xué)反應(yīng)的方式 。 二者的差別 就是所用的 基體是陶瓷 ，滲透的溫度 要高得多。其中，比較常用的是 液相滲透 。它包括 滲透 ， 直接氧化 ，以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的 CVD、 CVI ，溶膠 凝膠 ， 聚合物熱解 ， 白蔓燃高溫合成(SHS)等技術(shù)。 這種工藝的 主要缺點(diǎn) 是要求 基體有較高的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn) 。 171 漿料浸漬工藝 可以制得 纖維定向排列 、低孔隙率 、 高強(qiáng)度 的 陶瓷基復(fù)合材料 。 169 ⑤為了減少最終制品的 孔隙率 ，在熱壓之前，要 設(shè)法完全除去 揮發(fā)性黏結(jié)劑 ，使用比纖維直徑更小的 顆粒狀陶瓷基體 。因?yàn)?結(jié)晶陶瓷的耐火顆粒 在與 纖維的機(jī)械接觸中 會(huì) 損傷纖維 ， 太高的壓力 也會(huì)損傷纖維，還要避免纖維 在高溫中 與基體的反應(yīng)。 ② 拉力 影響 漿料浸漬纖維 的能力，太強(qiáng)的拉力會(huì)導(dǎo)致纖維破壞。 164 溫度/ ℃ 壓力 / M Pa 時(shí)間 / min 溫度 壓力 熱壓各向同性氧化鋁纖維增強(qiáng)玻璃陶瓷基復(fù)合材料時(shí)溫度、壓力隨時(shí)間的變化曲線 165 漿料浸漬工藝 非常適合 玻璃或玻璃陶瓷基復(fù)合材料 ，因?yàn)樗?熱壓溫度 低于這些晶體基體材料 的熔點(diǎn)。 162 其中，漿料池中的 漿料 由 陶瓷粉末 、溶劑 和 有機(jī)黏結(jié)劑 組成；另外，再加入一些 潤(rùn)濕劑 ，有助于提高 纖維在漿料中的浸潤(rùn)性 。 158 漿料浸漬工藝 主要包括以下兩個(gè)步驟： ① 增強(qiáng)相 滲入 沒有固化的基體 中； ③ 固化的復(fù)合材料 被 熱壓成型 。 157 2) 熱壓法 熱壓是目前制備 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 (CMCs)最常用的方法，一般把它稱為漿料浸漬工藝 。這主要是由 增強(qiáng)材料的特性 決定的。 154 在 冷壓和燒結(jié) 法的生產(chǎn)過程中，通常會(huì)遇到 燒結(jié)過程中 制品收縮 ，同時(shí) 最終產(chǎn)品中 有 許多裂紋 的問題。 150 陶瓷基復(fù)合材料的加工制造方法 (1)傳統(tǒng)的制備技術(shù) (2)新的制備技術(shù) 151 (1) 傳統(tǒng)的制備技術(shù) 1) 冷壓和燒結(jié)法 2) 熱壓法 152 1) 冷壓和燒結(jié)法 傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)工藝，是將 粉末和纖維冷壓 ，然后 燒結(jié) 。 149 制備 晶須補(bǔ)強(qiáng) 陶瓷基復(fù)合材料 時(shí)，為了克服 晶須 在燒結(jié)過程中的 搭橋現(xiàn)象 ，坯件制造采用 壓力滲濾 或 電泳沉積 成型上藝。 147 此外，一些 新開發(fā)的工藝 如 固相反應(yīng)燒結(jié) 、 高聚物先驅(qū)體熱解 、 CVＤ 化學(xué)蒸汽沉積 、 溶膠 — 凝膠 、 直接氧化沉積 等也可用于 顆粒彌散型 陶瓷基復(fù)合材料的制備 。 例如，對(duì)于以 連續(xù)纖維增強(qiáng)的 陶瓷基復(fù)合材料的加工 通常采用下面三種方法： ① 首先采用 料漿浸漬 工藝，然后再 熱壓燒結(jié) ； 145 ② 將 連續(xù)纖維 編織制成 預(yù)成型坯件 ，再進(jìn)行 化學(xué)氣相沉積 (CVD)， 化學(xué)氣相滲透(CVI)， 直接氧化沉積 (Lanxide)； ③ 利用 浸漬 熱解循環(huán) 的 有機(jī)聚合物裂解法 制成 陶瓷基復(fù)合材料 。 143 纖維和基體 的 相容性因素 ： 化學(xué)相容性 、 熱性能相容性 (主要是高溫狀態(tài) )、 同環(huán)境的相容性 (包括內(nèi)部和外部，而外部環(huán)境的相容主要包括氧化和蒸發(fā) )。 141 選擇哪種 增強(qiáng)材料和基體 ，除了 根據(jù)使用要求 ，如 溫度 、 強(qiáng)度 、 彈性模量等，兩種材料間一些 性能的配合 也直接影響復(fù)合材料的性能 。 139 陶瓷基復(fù)合材料的制備方法與工藝 陶瓷基復(fù)合材料 的制造分為兩個(gè)步驟： 第一步是將 增強(qiáng)材料 摻入 未固結(jié) (或粉末狀 )的 基體材料 中，排列整齊或混合均勾； 第二步是運(yùn)用 各種加工條件 在盡量 不破壞 增強(qiáng)材料 和 基體性能 的前提下，制成復(fù)合材料制品。 138 XDTM材料包括 Al、 Ti、 Fe、 Cu、 Pb和Ni基復(fù)合材料，