按照環(huán)氧板材料增疆體的幾何形狀和尺寸分類?？梢詫⑻沾苫h(huán)氧板材料分為品須增強(qiáng)陶瓷基環(huán)氧板材料順粒增強(qiáng)陶瓷基環(huán)氧板材料和連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基環(huán)氧板材料。不同的增強(qiáng)體體系對應(yīng)不同的制備工藝。

晶須與顆粒增強(qiáng)陶瓷基環(huán)氧板材料的制備工藝過程比較相像，都可以采用與傳統(tǒng)單相陶瓷的基本相同的工藝過程。其主要包括三個(gè)階段，即晶須的分散、成型和燒結(jié):把晶須和增強(qiáng)顆粒加人介質(zhì)中用機(jī)械方法使其分散，然后加入陶瓷粉料，通過攪拌使其與陶瓷粉均勻混合后成型,烘干后進(jìn)行燒結(jié)(如熱壓燒結(jié)或熱等靜壓燒結(jié))。成型方法主要包括半干法成型、注漿成型、流延成型、模壓成型、注射成型、擠出成型、冷等靜壓成型和軋模成型等。燒結(jié)方法主要包括熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、無壓燒結(jié)、真空燒結(jié)或熱等靜壓燒結(jié)等。成型工藝與燒結(jié)工藝在陶瓷材料的制備技術(shù)中已有較多描述,此處不再贅述。

晶須或顆粒增強(qiáng)陶瓷基環(huán)氧板材料的制備工藝主要有以下兩種:①外加晶須或顆粒法。即通過晶須和顆粒分散后與基體混合、成形,再經(jīng)燒結(jié)制得晶須或顆粒增韌陶瓷基環(huán)氧板材料的方法，例如將siC晶須加人到氧化物碳化物、氮化物等基體中得到siC晶須增韌的陶瓷基環(huán)氧板材料。這種制備工藝較為傳統(tǒng)。②原位生長晶須法。將陶瓷基體粉末、晶須和增強(qiáng)顆粒生長 助朔等自接混合成形,在一定的條件 下原位合成晶須，同時(shí)制備出含有該晶須增強(qiáng)的陶瓷基環(huán)氧板材料。這種制備工藝的晶須生長較難控制。

連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基合材料的形狀通常由纖維預(yù)制體來實(shí)現(xiàn)，再在纖維預(yù)制體內(nèi)部制備陶瓷基體，屬于增材t制造的范時(shí)。連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷瓷基環(huán)氧板材料的制備通常采用化學(xué)轉(zhuǎn)化法。通過化學(xué)轉(zhuǎn)化法降低陶瓷基體的制備問題進(jìn)

要有化學(xué)氣相沉積/滲透(CVD/CVI)法先驅(qū)體進(jìn)而保證環(huán)氧板材料的結(jié)構(gòu)性能。其制備方法主法三種,這也是本章講述的重點(diǎn)。體浸漬裂解法(PIP)法和反應(yīng)性熔體浸滲(RM)

樹脂基體種類繁多，不同的基體有不同的制備工藝，總體來說，樹脂基環(huán)氧板材料的制備工 藝可分為- 步法和二步法。一步法( 又稱“濕法")是將纖維直接浸漬樹脂一 步固化成型形成環(huán)氧板材料;二步法則是預(yù)先對纖維浸潰樹脂，使之形成纖維和樹脂預(yù)先混合的半成品,再由半成品成型制備出環(huán)氧板材料制品。早期制造環(huán)氧板材料都是采用-步法工藝，如成型模壓制品是先將纖維或織物置于模具中，倒人配好的樹脂后加壓成型。

一步法工藝簡便，設(shè)備簡單，但存在以下不足:樹脂不易分布均勻，在制品中形成富膠區(qū)和貧膠區(qū)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“白絲”現(xiàn)象;溶劑、水分等揮發(fā)物不易去除,形成孔洞;生產(chǎn)效率低,生產(chǎn) 環(huán)境惡劣。針對一步法的缺點(diǎn)，發(fā)展了二步法(“干 法”):預(yù)先將纖維樹脂預(yù)先混合或纖維浸漬樹脂,經(jīng)過一定處理，使浸漬物成為一-種干態(tài)或稍有黏性的材料，即半成品材料,再用半成品成型為環(huán)氧板材料制品。二步法由于將浸漬過程提前，可很好地控制含膠量并解決纖維樹脂均勻分布問題;在半成品制備過程中烘去溶劑、水分和低分子組分，降低了制品的孔隙率，也改善了環(huán)氧板材料成型作業(yè)的環(huán)境;通過半成品的質(zhì)量控制,可有效保證環(huán)氧板材料制品的質(zhì)量。對連續(xù)纖維增強(qiáng)樹脂基環(huán)氧板材料,習(xí)慣上把這種成型用材料稱為預(yù)浸料。它是制備環(huán)氧板材料制品的重要中間環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接影響著成型工藝條件和產(chǎn)品性能。

樹脂基環(huán)氧板材料的性能不僅取決于所用樹脂及添加劑的種類和配比,而且還與其制造方法有極大關(guān)系。圖11-1所示是樹脂基環(huán)氧板材料成型加工的典型工藝流程。由圖可知，環(huán)氧板材料成型加工包括預(yù)浸料等半成品制備、增強(qiáng)材料預(yù)成型和環(huán)氧板材料固化成型等幾方面的內(nèi)容。環(huán)氧板材料半成品的制備主要包括預(yù)浸料和預(yù)混料的制備,11.2節(jié)將做詳細(xì)說明。環(huán)氧板材料預(yù)成型的目的是得到接近制品形狀的毛坯。成型固化工藝包括兩方面內(nèi)容:-是成型,是根據(jù)產(chǎn)品的要求,將預(yù)浸料鋪制成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀;二是進(jìn)行固化，是將鋪制成一-定形狀的預(yù)浸料，在溫度、時(shí)間和壓力等因素下使形狀固定下來,并能達(dá)到預(yù)計(jì)的使用性能要求。不同的工藝方法在這三個(gè)方面可能同時(shí)或分別進(jìn)行，但都要完成好樹脂與纖維的環(huán)氧板、浸漬、固化和成型。在纖維與樹脂體系確定后,環(huán)氧板材料的性能主要取決于成型固化工藝。

陶瓷晶體往往是原子堆積緊密的立方或六方結(jié)構(gòu)。同一種陶瓷通常具有多種晶體結(jié)構(gòu)，不同同素異構(gòu)體間的力學(xué)性能和熱物理性能可能存在較大差異。因此，陶瓷在不同環(huán)境下(如溫度壓強(qiáng))的相變可能對材料產(chǎn)生重要影響。非晶態(tài)陶瓷也稱為玻璃，通常為硅酸鹽。與非晶態(tài)聚合物相似玻璃由熔融狀態(tài)冷卻時(shí)不結(jié)晶，原子呈長程無序狀態(tài)。此外，些由特殊工 藝(如化學(xué)氣相沉積、聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷等)制備的Si.N. ScN等非氧化無陶瓷也可以為非晶態(tài),并可以在較高溫度下保持非晶結(jié)構(gòu)。

指在沒有外力作用下、物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均句物質(zhì)的聚集態(tài)稱為相。不同相之間會(huì)有明確的物理界面。該物理界面不是幾何意文又上的面，陽題只來克堂為相區(qū)域。由于界面原子能量不同于界面兩側(cè)原子能量，因而該區(qū)域具有不同于相鄰兩相的特腺性質(zhì)。一般將固相或液相與氣相的界面稱為表面。環(huán)氧板材料的界面是指基體與增強(qiáng)體之間化學(xué)成分有顯著變化構(gòu)成彼此結(jié)合、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。界面相則是環(huán)氧板材料中組元材料之間具有定尺度、在結(jié)構(gòu)和原組元材料上有明顯差別的新相。

環(huán)氧板材料界面在物理結(jié)構(gòu)上呈層狀或帶狀,厚度一般是 不均勻的,其厚度約在數(shù)納米至數(shù)微米之間。雖然界面較小，但其仍有自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，且不同于基體和增強(qiáng)體中的任何一相。環(huán)氧板材料界面在化學(xué)成分上也較為復(fù)雜,可以是基體和增強(qiáng)體相互擴(kuò)散的產(chǎn)物，也可以是基體和增強(qiáng)相的化學(xué)反應(yīng)物，還可以是單獨(dú)制備的一層物質(zhì),其化學(xué)組成也會(huì)完全不同于基體和反應(yīng)物。此外，界面還可能含有增強(qiáng)體涂層元素和環(huán)境帶來的雜質(zhì)元素等。環(huán)氧板材料界面是環(huán)氧板材料中極為重要的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響環(huán)氧板材料的性能。面性質(zhì)，進(jìn)而對其進(jìn)行控制，是獲得高性能環(huán)氧板材料的關(guān)鍵。

盡管陶瓷材料在拉伸載荷下十分脆弱,但它卻擁有良好的抗壓性能,這種差異與兩種載荷方式下材料中的應(yīng)力性質(zhì)及裂紋的萌生和擴(kuò)展方式有關(guān)。圖4-2展示了陶瓷材料在拉伸和壓縮試驗(yàn)下典型的應(yīng)力-應(yīng)變行為。如圖4-2所示，拉伸時(shí)，試樣的應(yīng)力一應(yīng)變曲線與壓縮時(shí)的曲線重合，試樣經(jīng)歷較小的彈性變形即發(fā)生斷裂，而壓縮斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率則遠(yuǎn)大于拉伸載荷下的相應(yīng)值(通常，陶瓷的抗壓強(qiáng)度可達(dá)抗拉強(qiáng)度的9倍左右)。在壓縮載荷下,裂紋的擴(kuò)展路徑與加載方向大致同向，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至材料表面時(shí)，試樣會(huì)發(fā)生剝落,造成應(yīng)力一應(yīng)變曲線后半段的波動(dòng)。

陶瓷材料的熱穩(wěn)定性和抗蠕變性良好，具有很高的使用溫度上限。典型的鎳基高溫合金 的使用溫度上限為1100 °C左右,而某些陶瓷則可以在1 500 °C下使用。

抗熱震性是陶瓷材料在高溫下使用時(shí)需要考慮的問題。由于陶瓷材料固有的脆性,熱沖擊是材料發(fā)生破壞的重要原因之一。