根據(jù)增強(qiáng)體的形態(tài)可將陶瓷基復(fù)合材料分為顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料、纖維（晶須）增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料、片材增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料等。由于增強(qiáng)體直接關(guān)系到復(fù)合材料的性能特征，因此其制備也比陶瓷基體更為復(fù)雜、要求更高。陶瓷基復(fù)合材料的成功制備直接取決于高性能增強(qiáng)體如纖維等的成功制備。由于陶瓷基復(fù)合材料的增強(qiáng)體尤以纖維類重要，本節(jié)將簡(jiǎn)述纖維（晶須）類增強(qiáng)體制備技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。
碳纖維及其預(yù)成型體的制備
碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳。含碳95%左右的稱為碳纖維；含碳量99%左右的稱為石墨纖維。碳纖維密度小，比強(qiáng)度、比模量大，耐熱性和耐腐蝕性好，成本低，批生產(chǎn)量大，是一類極為重要的高性能增強(qiáng)體。
碳纖維主要的制備工藝是先驅(qū)體轉(zhuǎn)換法，即將有機(jī)纖維（原絲）經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后，再在惰性氣氛的高溫下熱解碳化，形成碳纖維。制備碳纖維的主要原材料自聚丙烯腈(PAN)纖維、人造絲（黏膠纖維）、瀝青(pitch)等。碳纖維的制備一般都包括以下三個(gè)階段。
①穩(wěn)定化處理又稱不溶化處理或預(yù)氧化處理，目的是使原絲變?yōu)椴蝗懿蝗?，以防止往后?lái)的高溫處理中熔融或者粘連，通常在100- 300℃范圍內(nèi)進(jìn)行。
②碳化熱處理 有機(jī)化合物在惰性氣氛中加熱到1000- 2000C時(shí)，非碳原子（氮、氧、氧等）將逐步被驅(qū)除，碳含量逐步增加，固相間發(fā)生一系列脫氫、環(huán)化、交聯(lián)和縮聚等化學(xué)反應(yīng)，此階段稱為脫碳過(guò)程，形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
③石墨化熱處理 當(dāng)溫度升到2000- 3000℃時(shí)，非碳原子進(jìn)一步排除，反應(yīng)形成的六角平面逐步增加，排列也較規(guī)則，取向度顯著提高，由二維亂層石墨結(jié)構(gòu)向三維自．序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，此階段稱為石墨化過(guò)程，形成的石墨纖維彈性模量大大提高。該步驟不是每種碳纖維都必需的。
一般地，采用以上方法制備的碳纖維還需進(jìn)一步制備成為預(yù)成型體，尤其對(duì)于制備碳／碳復(fù)合材料，其增強(qiáng)體一般都是由碳纖維編織成的預(yù)成型體。預(yù)成型體足一個(gè)多孔體系，含有大量空隙。如三維碳／碳復(fù)合材料中常用的22-3結(jié)構(gòu)的預(yù)成型體中的纖維含量?jī)H有40%，也就是說(shuō)其中空隙就占60%。
對(duì)于碳／碳復(fù)合材料，其預(yù)成型體可分為單向、二維和三維，甚至可以是多維方式（見(jiàn)圖5-3），大多采用編織方法制備。在制備圓桶、圓錐或圓柱等預(yù)成型體時(shí)需要采用計(jì)算機(jī)控制來(lái)進(jìn)行編織。
碳纖維主要的制備工藝是先驅(qū)體轉(zhuǎn)換法，即將有機(jī)纖維（原絲）經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后，再在惰性氣氛的高溫下熱解碳化，形成碳纖維。制備碳纖維的主要原材料有聚丙烯腈(PAN)纖維、人造絲（黏膠纖維）、瀝青(pitch)等。碳纖維的制備一般都包括以下三個(gè)階段。
①穩(wěn)定化處理又稱不溶化處理或預(yù)氧化處理，目的是使原絲變?yōu)椴蝗懿蝗?，以防，止在后?lái)的高溫處理中熔融或者粘連，通常在100- 300℃范圍內(nèi)進(jìn)行。
②碳化熱處理有機(jī)化合物在惰性氣氛中加熱到1000- 2000 C時(shí)，非碳原子（氮、氧、氧等）將逐步被驅(qū)除，碳含量逐步增加，固相間發(fā)生一系列脫氫、環(huán)化、交聯(lián)和縮聚等化學(xué)反應(yīng)，此階段稱為脫碳過(guò)程，形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
③石墨化熱處理 當(dāng)溫度升到2000- 3000℃時(shí)，非碳原子進(jìn)一步排除，反應(yīng)形成的六角平面逐步增加，排列也較規(guī)則，取向度顯著提高，由二維亂層石墨結(jié)構(gòu)向三維宵序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，此階段稱為石墨化過(guò)程，形成的石墨纖維彈性模量大大提高。陔步驟不是每種碳纖維都必需的。
一般地，采用以上方法制備的碳纖維還需進(jìn)一步制備成為預(yù)成型體，尤其對(duì)于制備碳／碳復(fù)合材料，其增強(qiáng)體一般都是由碳纖維編織成的預(yù)成型體。預(yù)成型體是一命多孑L體系，含有大量空隙。如三維碳／碳復(fù)合材料中常用的9 2—3結(jié)構(gòu)的預(yù)成型體中的纖維含量?jī)H有40%．也就是說(shuō)其中空隙就占60%。
對(duì)于碳／碳復(fù)合材料，其預(yù)成型體可分為單向、二維和三維，甚至可以是多維方式，大多采用編織方法制備。在制備圓桶、圓錐或圓柱等預(yù)成型體時(shí)需要采用計(jì)算機(jī)控制來(lái)進(jìn)行編織。
地址：http://www.alan66168.com/jishu/488.html
本文“先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料增強(qiáng)體的制備”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2015-04-11 15:23:17
科眾陶瓷是專業(yè)的工業(yè)陶瓷加工生產(chǎn)廠家，可來(lái)圖來(lái)樣按需定制，陶瓷加工保證質(zhì)量、交期準(zhǔn)時(shí)！
有疑問(wèn)請(qǐng)點(diǎn)擊咨詢客服
- 上一頁(yè)：先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料概念及分類
- 下一頁(yè)：氧化鋯陶瓷棒及氧化鋁陶瓷棒的區(qū)別
