07370980+陶瓷基复合材料

1、陶瓷基复合材料Ceramic Matrix Composites课程编号 ：07370980学 分： 2学 时： 30 （其中：讲课学时 ：30 实验学时 ：0 上机学时 ：0） 先修课程 ：材料科学与工程导论，复合材料原理，复合材料工艺，界面物理化学 适用专业 ：材料科学与工程各专业教 材：李云凯，周张健，陶瓷及其复合材料，北京理工大学出版社， 2007 开课学院 ：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务科学技术的发展，对材料的要求日益苛刻，先进复合材料已成为现代科学技术发展 的关键，它的发展水平是衡量一个国家科学技术水平的重要指标，因此世界各国都高度 重视其研究和开发。复合材料的可设计性大

2、，能满足某些对材料的特殊需求，特别是在 航空航天技术领域的应用得到迅速发展。陶瓷基复合材料的研究，根本目的在于提高陶 瓷材料的韧性，提高其可靠性，发挥陶瓷材料的优势，扩大应用领域。作为陶瓷复合材 料的重点特点之一，增强体与基体之间的界面相对陶瓷复合材料性能具有重要影响。本 课程集中介绍陶瓷基复合材料的界面类型、界面作用、界面优化和界面控制的基本理论 和基本原理，突出介绍了高性能陶瓷复合材料界面的最新理论和最新技术。二、课程的基本内容及要求1.教学内容（1）陶瓷的晶体结构 教学内容：原子结合与化学键，晶体结构，陶瓷的晶体缺陷。（2）陶瓷材料的显微结构 教学内容：显微结构的定义和研究进展，陶瓷显微

3、结构的组成。（3）先进陶瓷原料的合成与处理教学内容：特种陶瓷原料的要求，超细粉体的合成，特种陶瓷粉体的性能评价，原 料的处理。（4）陶瓷粉体的成型教学内容：坯料制备，注浆成型，可塑成型，压制成型，坯体的干燥。（5）特种陶瓷的烧结教学内容：烧结的基本理论与方法。（6）陶瓷材料的热学性能 教学内容：材料的热容量、热传导、热膨胀、热稳定性。（7）陶瓷材料的强度 教学内容：陶瓷材料的强度特征，抗弯强度，影响常温强度的因素，陶瓷材料的高 温力学性能及影响因素。（8）陶瓷材料断裂韧性及其测试 教学内容：平面应变断裂韧性，断裂韧性常规测试方法，断裂力学的一些基本概念 和基本理论等。（9）常用陶瓷材料 教学内

4、容：氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。（10）陶瓷基复合材料的增强体 教学内容：增强体的概念和分类，无机非金属纤维，金属丝，有机纤维，晶须及颗 粒增强物。（11）陶瓷基复合材料的界面及强韧化理论 教学内容：复合材料界面的基本概念，界面模型和界面类型，对界面的要求，陶瓷 基复合材料的增韧及界面控制。（12）陶瓷材料复合新技术 教学内容：原位复合技术，陶瓷基原位复合技术，自蔓延复合技术，梯度复合技术2.学习要求（1）掌握原子之间的相互作用和结合形式；表征晶体结构的晶格常数、密勒指数等 指标；陶瓷的晶体缺陷类型。（2）了解显微结构的研究进展和特点；显微结构的组成：晶粒、晶界、玻璃相、 气孔。（3）掌握超细粉

5、体的合成方法，如固相法、液相法、气相法；粉体的性能评价指 标：粒度与粒度分布、形态及其填充特性、表面特性、团聚；原料的处理包括细碎、预（4）掌握根据坯料的性能和含水量的不同而产生的三大陶瓷成型方法：可塑法成 型、注浆法成型和干压法成型，并且从产品的形状、大小、产品质量要求、设备及经济 效果、坯料性能等各方法来选择成型方法。（5）掌握烧结过程的几个阶段、烧结过程中物质的传递、再结晶和晶粒长大、影 响烧结的因素。了解不同的烧结方法，包括固相烧结、液相烧结、真空烧结和无压烧结 等，此外还包括常见的强化烧结方法： 反应烧结、气氛压力烧结、 热压烧结、 热等静压、 放电等离子烧结、微波烧结、高温自蔓延烧

6、结、超高压烧结等。（6）掌握无机材料的热学性能与无机材料的微观结构之间的本质关系。（7）了解陶瓷强度的特征和抗弯强度。掌握影响常温强度的因素：显微结构和工 艺因素。了解陶瓷材料高温力学性能，如高温强度、高温蠕变、陶瓷的超塑性等。（8）掌握平面应变断裂韧性，断裂韧性常规测试方法，断裂力学的一些基本概念 和基本理论等。（9）着重了解氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等四种氧化物陶瓷和氮化物、碳 化物、硼化物、二硅化钼等四种非氧化物陶瓷。（10）了解增强体的概念和分类，重点了解碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、玻璃纤维的制造、结构和性。（11）掌握界面的定义、润湿和结合的区别等；界面模

7、型和类型；对界面的要求, 包括力学要求、物理化学要求、受力时的界面的力学环境等。（12）了解陶瓷材料复合新技术的原理、工艺过程、技术优缺点、应用领域等。3重难点（1）重点是掌握学习特种陶瓷原料的要求，超细粉体的合成，特种陶瓷粉体的性 能评价，原料的处理。（2）难点是陶瓷基复合材料的增强机理，界面模型和类型；对界面的要求，包括力学要求、物理化学要求、受力时的界面的力学环境等。三、课程学时分配早节讲课实验上机一、陶瓷的晶体结构4二、陶瓷材料的显微结构2三、先进陶瓷原料的合成与处理2四、陶瓷粉体的成型2五匚特种陶瓷的烧结2六、陶瓷材料的热学性能4七、陶瓷材料的强度2八、陶瓷材料断裂韧性及其测试2九、

8、常用陶瓷材料4卜、陶瓷基复合材料的增强体2卜一、陶瓷基复合材料的界面及强韧化理论2卜二、陶瓷材料复合新技术2四、大纲说明课程采取课堂讲授为主，老师与同学进行专题讨论为辅。最后考核形式为闭卷考试, 平时成绩占总分的20%，考试结果占总分的80%。五、参考书目1 李云凯，周张健，陶瓷及其复合材料，北京理工大学出版社，2007审定人：焦雷审定人：批准人：2012年12月10日课程简介课程编码：07370980课程名称：陶瓷基复合材料英文名称：Ceramic Matrix Composites学 分：2学 时：30 （其中：讲课学时： 30 实验学时： 上机学时： ）课程内容：通过课程的学习，系统掌握陶瓷材料的化学键、晶体结构、微观形貌、力学 和热学性能、陶瓷材料断裂力学等，从氧化物和非氧化物的角度介绍常用的 陶瓷材料，系统阐述高性能陶瓷复合材料的增强体、陶瓷基复合材料的组成 和工艺过程，并介绍高性能陶瓷复合材料的理论、