第七章 陶瓷基复合材料.ppt

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1、2/28/20231第七章第七章 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料2/28/20232Outline陶瓷基复合材料的种类和性能陶瓷基复合材料的种类和性能陶瓷基复合材料的制备工艺陶瓷基复合材料的制备工艺陶瓷基复合材料的增韧机理陶瓷基复合材料的增韧机理氧化物陶瓷基复合材料氧化物陶瓷基复合材料非氧化物陶瓷基复合材料非氧化物陶瓷基复合材料2/28/20233 特种陶瓷具有优秀的力学性能、耐磨性好、特种陶瓷具有优秀的力学性能、耐磨性好、硬度高及耐腐蚀性好等特点，但其脆性大，耐热硬度高及耐腐蚀性好等特点，但其脆性大，耐热震性能差，而且陶瓷材料对裂纹、气孔和夹杂等震性能差，而且陶瓷材料对裂纹、气孔和夹杂等细微的

2、缺陷很敏感。细微的缺陷很敏感。陶瓷基复合材料使材料的韧性大大改善，同陶瓷基复合材料使材料的韧性大大改善，同时其强度、模量有了提高。时其强度、模量有了提高。为什么陶瓷材料的韧性比金属材料差？为什么陶瓷材料的韧性比金属材料差？2/28/20234陶瓷基复合材料的力陶瓷基复合材料的力 位移曲线位移曲线 2/28/20235不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较不同金属、陶瓷基体和陶瓷基复合材料的断裂韧性比较 材料材料整体陶瓷整体陶瓷颗粒增韧颗粒增韧晶须增韧晶须增韧金金 属属Al203ZrO2/Al203SiC/Al203铝铝钢钢断裂韧性断裂韧性2.74.26.515810334444662

3、/28/202361.陶瓷基复合材料的种类及基本性能陶瓷基复合材料的种类及基本性能陶瓷基复合材料的种类陶瓷基复合材料的种类结构陶瓷复合材料结构陶瓷复合材料 用于制造各种受力构件用于制造各种受力构件功能陶瓷复合材料功能陶瓷复合材料 具有各种特殊性能具有各种特殊性能按按材料作用分材料作用分颗粒增强陶瓷复合材料颗粒增强陶瓷复合材料纤维（晶须）增强陶瓷复合材料纤维（晶须）增强陶瓷复合材料片材增强陶瓷复合材料片材增强陶瓷复合材料按按增强材料形态分增强材料形态分氧化物基陶瓷复合材料氧化物基陶瓷复合材料非氧化物基陶瓷复合材料非氧化物基陶瓷复合材料微晶玻璃基复合材料微晶玻璃基复合材料按按基体材料分类基体材料分

4、类2/28/202372/28/202382/28/20239陶瓷基复合材料的界面和界面设计陶瓷基复合材料的界面和界面设计界面的粘结形式界面的粘结形式 （1）机械结合）机械结合 （2）化学结合）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的结合，但通常是脆性的。与基体和增强体都能较好的结合，但通常是脆性的。2/28/202310界面的作用界面的作用 陶瓷

5、基复合材料的界面一方面应强到足以传递陶瓷基复合材料的界面一方面应强到足以传递轴向载荷并具有高的横向强度；另一方面要弱到足轴向载荷并具有高的横向强度；另一方面要弱到足以沿界面发生横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。以沿界面发生横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。2/28/202311界面性能的改善界面性能的改善 增强体表面改性是改善陶瓷基复合材增强体表面改性是改善陶瓷基复合材料界面性能的有效途径。料界面性能的有效途径。方式？作用方式？作用？2/28/202312粉末冶金法粉末冶金法 工艺流程：工艺流程：原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）均匀混合（球磨、超

6、声等）均匀混合（球磨、超声等）冷压成形冷压成形 （热压）烧结（热压）烧结 适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。2.陶瓷基复合材料的制备工艺陶瓷基复合材料的制备工艺2/28/202313浆体法（湿态法）浆体法（湿态法）为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问题，为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短纤维增可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。韧陶瓷基复合材料。其混合体为浆体形式。混合体中各组元保持散其混合体为浆体形式。混合体中各组元保持散凝状。即在浆体中呈弥散分布。凝状。即在浆体中

7、呈弥散分布。采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷基采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料。复合材料。2/28/202314浆体法制备陶瓷基复合材料示意图浆体法制备陶瓷基复合材料示意图 2/28/202315反应烧结法反应烧结法 用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料几乎用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料几乎无收缩外，还具有以下优点：无收缩外，还具有以下优点：（1）增强剂的体积比可以相当大；）增强剂的体积比可以相当大；（2）可用多种连续纤维预制体；）可用多种连续纤维预制体；（3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于陶）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于陶瓷的烧结温度，因此可

8、避免纤维的损伤。瓷的烧结温度，因此可避免纤维的损伤。此方法最大的缺点是高气孔率难以避免。此方法最大的缺点是高气孔率难以避免。2/28/202316反应烧结法反应烧结法制备制备SiC/Si3N4基复合材料工基复合材料工艺流程图艺流程图2/28/202317液态浸渍法液态浸渍法 用此方法制备陶瓷基复合材料，化学反应、熔用此方法制备陶瓷基复合材料，化学反应、熔体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首要考虑的问体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首要考虑的问题，这些因素直接影响着材料的性能。陶瓷熔体可题，这些因素直接影响着材料的性能。陶瓷熔体可通过毛细作用渗入增强剂预制体的孔隙。施加压力通过毛细作用渗入增强剂预

9、制体的孔隙。施加压力或抽真空将有利于浸渍过程。或抽真空将有利于浸渍过程。2/28/202318液态浸渍法制备陶瓷基复合材料示意图液态浸渍法制备陶瓷基复合材料示意图 2/28/202319 溶胶溶胶 凝胶（凝胶（Sol Gel）法法 溶胶（溶胶（Sol）是由于化学反应沉积而产生的微是由于化学反应沉积而产生的微小颗粒（直径小颗粒（直径 100nm）的悬浮液；凝胶（的悬浮液；凝胶（Gel）是水分减少的溶胶，即比溶胶粘度大的胶体。是水分减少的溶胶，即比溶胶粘度大的胶体。Sol Gel法是指金属有机或无机化合物经溶法是指金属有机或无机化合物经溶液、溶胶、凝胶等过程而固化，再经热处理生成氧液、溶胶、凝胶等

10、过程而固化，再经热处理生成氧化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量级水平。级水平。2/28/202320（1）Sol Gel法制备法制备SiO2陶瓷原理如下：陶瓷原理如下：Si(OR)4+4 H2O Si(OH)4+4 ROH Si(OH)4 SiO2+2 H2O 使用这种方法，可将各种增强剂加入基体溶胶使用这种方法，可将各种增强剂加入基体溶胶中搅拌均匀，当基体溶胶形成凝胶后，这些增强组中搅拌均匀，当基体溶胶形成凝胶后，这些增强组元稳定、均匀分布在基体中，经

11、过干燥或一定温度元稳定、均匀分布在基体中，经过干燥或一定温度热处理，然后压制烧结形成相应的复合材料。热处理，然后压制烧结形成相应的复合材料。2/28/202321(2)(2)溶胶溶胶凝胶法也可以采用浆体浸渍法制备增强相预制凝胶法也可以采用浆体浸渍法制备增强相预制体体2/28/202322化学气相沉积法（化学气相沉积法（CVD）是以气态物质为原料，在高温下发生热分解或是以气态物质为原料，在高温下发生热分解或化学反应合成材料的一种方法。化学反应合成材料的一种方法。A(g)B(s)+C(g)例如：例如：CH3SiCl3(g)SiO2(s)+3HCl(g)或：或：A(g)+B(g)C(s)D(g)例如

12、：例如：SiCl4(g)O2(g)SiO2(s)+Cl2(g)能够制备碳化物、氧化物、氮化物和硼化物等。能够制备碳化物、氧化物、氮化物和硼化物等。生产效率降低，需生产效率降低，需1421天。天。2/28/202323CVD法制备纤维陶瓷基复合材料示意图法制备纤维陶瓷基复合材料示意图2/28/202324化学气相浸渍（化学气相浸渍（CVI）法法 与与CVD法法类似，不同点是气源不仅热分解或类似，不同点是气源不仅热分解或化学反应，而且还与坯体表面的元素发生反应，化学反应，而且还与坯体表面的元素发生反应，并在孔隙中沉积反应产物。并在孔隙中沉积反应产物。2/28/202325其它方法其它方法 （1）聚

13、合物先驱体热解法）聚合物先驱体热解法 以高分子聚合物为先驱体成型后使高分子先以高分子聚合物为先驱体成型后使高分子先驱体发生热解反应转化为无机物质，然后再经高驱体发生热解反应转化为无机物质，然后再经高温烧结制备成陶瓷基复合材料。此方法可精确控温烧结制备成陶瓷基复合材料。此方法可精确控制产品的化学组成、纯度以及形状。最常用的高制产品的化学组成、纯度以及形状。最常用的高聚物是有机硅（聚碳硅烷、酚醛树酯、沥青等）。聚物是有机硅（聚碳硅烷、酚醛树酯、沥青等）。2/28/202326制备工艺流程：制备工艺流程：制备增强剂预制体制备增强剂预制体浸渍聚合物先驱体浸渍聚合物先驱体热解热解 再浸渍再浸渍再热解再热

14、解 b.陶瓷粉陶瓷粉+聚合物先驱体聚合物先驱体均匀混合均匀混合模压成型模压成型 热解热解2/28/202327颗粒增韧颗粒增韧（1）非相变第二相颗粒增韧）非相变第二相颗粒增韧 假设第二相颗粒与基体不存在化学反应，热假设第二相颗粒与基体不存在化学反应，热膨胀系数失配在第二相颗粒及周围基体内部产生膨胀系数失配在第二相颗粒及周围基体内部产生残余应力场是陶瓷得到增韧的主要根源之一。残余应力场是陶瓷得到增韧的主要根源之一。3.陶瓷基复合材料的增韧机理陶瓷基复合材料的增韧机理2/28/202328当当 p m时，当颗粒时，当颗粒处于拉应力状态，而处于拉应力状态，而基体径向处于拉伸状基体径向处于拉伸状态、切

15、向处于压缩状态、切向处于压缩状态时，可能产生具有态时，可能产生具有收敛性的环向微裂纹；收敛性的环向微裂纹；裂纹在基体中发展，裂纹在基体中发展，增加了裂纹扩展路径，增加了裂纹扩展路径，因而增加了裂纹扩展因而增加了裂纹扩展的阻力的阻力 2/28/202329当当 p m时，若颗粒在某一裂纹面内，则裂纹向颗时，若颗粒在某一裂纹面内，则裂纹向颗粒扩展时将首先直接达到颗粒与基体的界面。此时粒扩展时将首先直接达到颗粒与基体的界面。此时如果外力不再增加，则裂纹就在此钉扎，这就是裂如果外力不再增加，则裂纹就在此钉扎，这就是裂纹钉扎增韧机理的本质。纹钉扎增韧机理的本质。若外加应力进一步增大，裂纹继续扩展，或穿若

16、外加应力进一步增大，裂纹继续扩展，或穿颗粒发生穿晶断裂颗粒发生穿晶断裂，或绕过颗粒，沿颗粒与基体的或绕过颗粒，沿颗粒与基体的界面扩展，裂纹发生偏转界面扩展，裂纹发生偏转。即使发生偏转，因偏转即使发生偏转，因偏转程度较小，界面断裂能低于基体断裂能，增韧的幅程度较小，界面断裂能低于基体断裂能，增韧的幅度也较小。度也较小。2/28/2023302/28/202331（2）延性颗粒增韧）延性颗粒增韧 在脆性陶瓷基体中加入第二相延性颗粒能明显在脆性陶瓷基体中加入第二相延性颗粒能明显提高材料的断裂韧性。其增韧机理包括由于裂纹尖提高材料的断裂韧性。其增韧机理包括由于裂纹尖端形成的塑性变形区导致裂纹尖端屏蔽以

17、及由延性端形成的塑性变形区导致裂纹尖端屏蔽以及由延性颗粒形成的延性裂纹桥。当基体与延性颗粒的颗粒形成的延性裂纹桥。当基体与延性颗粒的 和和E值相等时，利用延性裂纹桥可达最佳增韧效果。但值相等时，利用延性裂纹桥可达最佳增韧效果。但当当 和和E值相差足够大时，裂纹发生偏转绕过金属颗值相差足够大时，裂纹发生偏转绕过金属颗粒，增韧效果较差。粒，增韧效果较差。2/28/202332（3 3）纳米颗粒增强增韧）纳米颗粒增强增韧 将纳米颗粒加入到陶瓷中时，材料的强度和将纳米颗粒加入到陶瓷中时，材料的强度和韧性大大改善。增强颗粒与基体颗粒的尺寸匹配韧性大大改善。增强颗粒与基体颗粒的尺寸匹配与残余应力是纳米复合

18、材料中的重要增强、增韧与残余应力是纳米复合材料中的重要增强、增韧机理。机理。2/28/202333（4）相变增韧）相变增韧 当将氧化锆颗粒加入其它陶瓷基体中时，氧化当将氧化锆颗粒加入其它陶瓷基体中时，氧化锆的相变使陶瓷的韧性增加。锆的相变使陶瓷的韧性增加。单斜相单斜相(m)ZrO2 四方相四方相(t)ZrO2 立方相立方相ZrO2 1170 C 2370 C t m转变具有马氏体的特征，伴随有转变具有马氏体的特征，伴随有35%的的体积膨胀。这一相变温度正处在室温与烧结温度之体积膨胀。这一相变温度正处在室温与烧结温度之间，对材料的韧性和强度有很大影响。间，对材料的韧性和强度有很大影响。2/28/

19、202334如果在如果在ZTA（ZrO2/Al2O3）中加入某些稳定氧化物（如中加入某些稳定氧化物（如Y2O3等），则会拟制等），则会拟制ZrO2的的t m相变。当从制备温度冷相变。当从制备温度冷却下来时，通过控制晶粒尺寸却下来时，通过控制晶粒尺寸(小于室温相变临界尺寸小于室温相变临界尺寸)，可以制备出全部或部分为四方相可以制备出全部或部分为四方相(t)ZrO2组成的氧化锆多组成的氧化锆多晶陶瓷晶陶瓷。此时四方此时四方ZrO2处于亚稳态，当材料受外力作用时，在处于亚稳态，当材料受外力作用时，在应力的诱导下，发生应力的诱导下，发生t m相变。相变吸收能量而阻碍裂纹相变。相变吸收能量而阻碍裂纹的继

20、续扩展，同时相变颗粒发生体积膨胀，并在其周围产的继续扩展，同时相变颗粒发生体积膨胀，并在其周围产生大量的微裂纹，阻碍了主裂纹的扩展。因而不但提高了生大量的微裂纹，阻碍了主裂纹的扩展。因而不但提高了材料的强度而且提高了韧性。材料的强度而且提高了韧性。2/28/202335相变增韧示意图相变增韧示意图 ZTA中应力诱变韧化导致性能中应力诱变韧化导致性能随随ZrO2体积含量的变化关系图体积含量的变化关系图 2/28/202336 纤维、晶须增韧纤维、晶须增韧（1）裂纹偏转）裂纹偏转 由于纤维周围的应力场，基体中的裂纹一般难以由于纤维周围的应力场，基体中的裂纹一般难以穿过纤维，相对而言它更易绕过纤维并

21、尽量贴近纤维穿过纤维，相对而言它更易绕过纤维并尽量贴近纤维表面扩展，即裂纹偏转。裂纹偏转可绕着增强体倾斜表面扩展，即裂纹偏转。裂纹偏转可绕着增强体倾斜发生偏转或扭转偏转发生偏转或扭转偏转。偏转后裂纹受的拉应力往往低偏转后裂纹受的拉应力往往低于偏转前的裂纹，而且裂纹的扩展路径增长，裂纹扩于偏转前的裂纹，而且裂纹的扩展路径增长，裂纹扩展中需消耗更多的能量因而起到增韧作用。展中需消耗更多的能量因而起到增韧作用。2/28/202337（2）脱粘（）脱粘（Debonding）复合材料在纤维脱粘后产生了新的表面，复合材料在纤维脱粘后产生了新的表面，因此需要能量。尽管单位面积的表面能很小，因此需要能量。尽管

22、单位面积的表面能很小，但所有脱粘纤维总的表面能则很大。但所有脱粘纤维总的表面能则很大。2/28/202338（3）纤维拔出（）纤维拔出（Pull out）纤维拔出是指靠近裂纹尖端的纤维在外应力作用纤维拔出是指靠近裂纹尖端的纤维在外应力作用下沿着它和基体的界面滑出的现象。纤维首先脱粘才下沿着它和基体的界面滑出的现象。纤维首先脱粘才能拔出。纤维拔出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓能拔出。纤维拔出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧作用。作用。纤维拔出能总大于纤维脱粘能，纤维拔出的增韧纤维拔出能总大于纤维脱粘能，纤维

23、拔出的增韧效果要比纤维脱粘更强。因此，纤维拔出是更重要的效果要比纤维脱粘更强。因此，纤维拔出是更重要的增韧机理。增韧机理。2/28/2023392/28/202340（4）纤维桥接（）纤维桥接（Fiber Bridge）对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转，对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转，只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹个压应

24、力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹难以进一步扩展，起到增韧作用。难以进一步扩展，起到增韧作用。2/28/202341另外：桥接机制适用于可阻止裂纹尖端、裂纹表另外：桥接机制适用于可阻止裂纹尖端、裂纹表 面相对运动的任何显微结构特征（颗粒、面相对运动的任何显微结构特征（颗粒、晶须等）。晶须等）。2/28/2023424 陶瓷基复合材料的应用陶瓷基复合材料的应用 4.1 陶瓷基复合材料在工业上的应用陶瓷基复合材料在工业上的应用陶瓷材料具有陶瓷材料具有耐高温耐高温、高强度高强度、高硬度高硬度及及耐腐蚀性好耐腐蚀性好等特点，但其等特点，但其脆性大脆性大的弱点限的弱点限制了它的广泛应用。制了它的广泛应

25、用。2/28/202343随着现代高科技的迅猛发展，要求材料随着现代高科技的迅猛发展，要求材料能在能在更高的温度下更高的温度下保持优良的综合性能。保持优良的综合性能。陶陶瓷基复合材料瓷基复合材料可较好地满足这一要求。可较好地满足这一要求。它的它的最高使用温度最高使用温度主要取决于主要取决于基体特性基体特性，其工作温度按下列基体材料依次提高：其工作温度按下列基体材料依次提高：玻璃玻璃、玻璃陶瓷玻璃陶瓷、氧化物陶瓷氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷、碳碳素材料素材料，其最高工作温度可达，其最高工作温度可达1900 。2/28/202344陶瓷基复合材料已陶瓷基复合材料已实用化实用化或即将实用或即

26、将实用化的领域包括：化的领域包括：刀具刀具、滑动构件滑动构件、航空航航空航天构件天构件、发动机制件发动机制件、能源构件能源构件等。等。2/28/202345在在切削工具切削工具方面，方面，SiCw增韧的细颗粒增韧的细颗粒Al2O3陶瓷复合材料陶瓷复合材料已成功用于工业生产已成功用于工业生产制造制造切削刀具切削刀具。下图为用热压法制备的。下图为用热压法制备的SiCw/Al2O3复合材料钻头。复合材料钻头。2/28/202346SiCw/Al2O3复合材料钻头复合材料钻头2/28/202347由美国格林利夫公司研制、一家生产切由美国格林利夫公司研制、一家生产切削工具和陶瓷材料的厂家和美国大西洋富田

27、削工具和陶瓷材料的厂家和美国大西洋富田化工公司合作生产的化工公司合作生产的WC-300复合材料刀具复合材料刀具具有具有耐高温、稳定性好、强度高和优异的抗耐高温、稳定性好、强度高和优异的抗热展性能热展性能，熔点为，熔点为2040，切削速度可达，切削速度可达200尺尺/分，甚至更高。分，甚至更高。2/28/202348作为对比，常用的作为对比，常用的WC-Co硬质合金刀硬质合金刀具具的切削速度限制在的切削速度限制在100尺分以内，因为尺分以内，因为钴在钴在1350 时会发生熔化，甚至在切削表时会发生熔化，甚至在切削表面温度达到约面温度达到约1000 左右就开始软化。左右就开始软化。2/28/202

28、349某燃汽轮机厂采用这种新型某燃汽轮机厂采用这种新型WC-300复复合材料合材料刀具后，机加工时间从原来的刀具后，机加工时间从原来的5小时小时缩短到缩短到20分钟，仅此一项，每年就可节约分钟，仅此一项，每年就可节约25万美元。万美元。2/28/202350山东工业大学研制生产的山东工业大学研制生产的SiCw/Al2O3复合复合材料刀具切削材料刀具切削镍基合金时，不但刀具使用寿命镍基合金时，不但刀具使用寿命增加，而且进刀量和切削速度也大大提高。除增加，而且进刀量和切削速度也大大提高。除SiCw/Al2O3外，外，SiCf/Al2O3、TiO2p/Al2O3复复合材料也用于制造机加工刀具。合材料

29、也用于制造机加工刀具。2/28/202351另外，另外，氧化物基复合材料氧化物基复合材料还可用于制还可用于制造耐磨件，如拔丝模具、密封阀、耐蚀轴造耐磨件，如拔丝模具、密封阀、耐蚀轴承、化工泵的活塞等。承、化工泵的活塞等。2/28/202352在在航空航天航空航天领域，用陶瓷基复合材料领域，用陶瓷基复合材料制作的制作的导弹的头锥导弹的头锥、火箭的喷管、航天飞火箭的喷管、航天飞机的结构件机的结构件等也收到了良好的效果。等也收到了良好的效果。2/28/202353法国已将法国已将长纤维增强碳化硅复合材料长纤维增强碳化硅复合材料应应用于制作用于制作超高速列车的制动件超高速列车的制动件，而且取得了，而且

30、取得了传统的制动件所无法比拟的优异的磨擦磨损传统的制动件所无法比拟的优异的磨擦磨损特性，取得了满意的应用效果。特性，取得了满意的应用效果。2/28/202354热机的循环压力和循环气体的温度越高，热机的循环压力和循环气体的温度越高，其热效率也就越高。现在普通使用的燃气轮其热效率也就越高。现在普通使用的燃气轮机高温部件还是镍基台金或钴基合金，它可机高温部件还是镍基台金或钴基合金，它可使汽轮机的进口温度高达使汽轮机的进口温度高达1400 ，但这些但这些合金的耐高温极限受到了其熔点的限制，因合金的耐高温极限受到了其熔点的限制，因此采用此采用陶瓷材料陶瓷材料来代替来代替高温合金高温合金已成了目前已成了

31、目前研究的一个重点内容。研究的一个重点内容。2/28/202355为此，美国能源部和宇航局开展了为此，美国能源部和宇航局开展了AGT(先进的燃气轮机先进的燃气轮机)100、101、CATE(陶陶瓷在涡轮发动机中的应用瓷在涡轮发动机中的应用)等计划。德国、等计划。德国、瑞典等国也进行了研究开发。这个瑞典等国也进行了研究开发。这个取代现用取代现用耐热合金的应用技术耐热合金的应用技术是难度最高的陶瓷应用是难度最高的陶瓷应用技术，也可以说是这方面的最终目标。目前技术，也可以说是这方面的最终目标。目前看来，要实现这一目标还有相当大的难度看来，要实现这一目标还有相当大的难度。2/28/2023564.2

32、今后面对的问题及前景展望今后面对的问题及前景展望现在看来，人们已开始对陶瓷基复合材现在看来，人们已开始对陶瓷基复合材料的料的结构、性能及制造技术结构、性能及制造技术等问题进行科学等问题进行科学系统的研究，但这其中还有许多尚未研究情系统的研究，但这其中还有许多尚未研究情楚的问题。楚的问题。2/28/202357因此，从这一方面来说，还需要陶瓷专因此，从这一方面来说，还需要陶瓷专家们对理论问题进一步研究。家们对理论问题进一步研究。另一方面，另一方面，陶瓷的制备过程陶瓷的制备过程是一个十分是一个十分复杂的工艺过程，其品质影响因素众多。复杂的工艺过程，其品质影响因素众多。所以，如何所以，如何进一步稳定

33、陶瓷的制造工艺，进一步稳定陶瓷的制造工艺，提高产品的可靠性与一致性提高产品的可靠性与一致性，则是进一步扩，则是进一步扩大陶瓷应用范围所面临的问题。大陶瓷应用范围所面临的问题。2/28/202358新型材料的开发与应用新型材料的开发与应用已成为当今科已成为当今科技进步的一个重要标志，技进步的一个重要标志，陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料正以其优良的性能正以其优良的性能引起人们的重视，可以引起人们的重视，可以预见，随着对其理论问题的不断深入研究预见，随着对其理论问题的不断深入研究和制备技术的不断开发与完善，它的应用和制备技术的不断开发与完善，它的应用范围将不断扩大，它的应用前景是十分光范围将不断扩大，它的应用前景是十分光明的。明的。