硅酸盐工业进展课程论文(4)

硅酸盐工业进展课程论文

中，阻止纳米颗粒的团聚，使其与陶瓷基体充分分散，经成型、合适的烧结制度，制备出理想的复合材料。

3.1 机械混合法

机械混合法是最早出现的一种纳米复合陶瓷材料制备技术，制备方法是将纳米粉末和基质粉末混合，球磨后烧结成型。通过颗粒间的固相反应直接合成化合物粉体，如金属碳化物、氟化物、氮化物、金属—氧化物复合粉体。机械混合法的不足之处在于不能保证两相组份的均匀分散性，球磨本身很难破坏纳米颗粒的团聚，以致球磨之后分散颗粒团聚、沉降造成进一步的不均匀。为此在机械混合的基础上使用大功率超声振荡以破坏团聚，并使用适量分散剂，提高分散均匀性。李建林等采用金属Ti 和B4C 为原料，通过高能球磨能原位反应生成纳米TiB2/TiC 材料粉体。

3.1 复合粉末法

复合粉末法是目前最常用的一种方法，制备过程是先经化学、物理过程制备含有基质和弥散相均匀分散的混合粉末，然后烧结成型，得到纳米复合陶瓷材料。该法多用于制备Si3N4/SiC 纳米复合陶瓷材料。如利用CVD 技术制备Si-C-N 复合粉末，经烧结制备SiC（n）/Si3N4 纳米复合陶瓷，以及利用B4C+TiH2+BN+B+C 之间的高温反应合成

Ti-B-C-N 复合超细粉末，再经热压烧结制得Ti（C，N）/TiB2 纳米复相陶瓷。

3.3 原位生成法

原位生成法是将基体粉末分散于可生成纳米颗粒的先驱体溶液中，经干燥、预成型、热处理生成含纳米颗粒的复合粉末，最后热压成型。其优点是保证两相分散均匀，且热处理或烧结过程中生成的纳米颗粒不存在团聚等问题。纳米前驱体的制备可通过Sol－Gel 法，有机前驱体法等。R．Riede 等用热解有前驱体的方法制备了Si3N4/SiC 纳米复合陶瓷，结构中Si3N4 晶粒尺寸为0.25μm，SiC 晶粒尺寸为20～100nm。

四、纳米复合陶瓷材料的应用与展望

在微米级基体中引入纳米分散相进行复合，可使材料的断裂强度和断裂韧性大大提高2～4 倍。最高使用温度提高400～600℃。尽管添加纳米颗粒对陶瓷有明显的强化作用，但韧化效果却较差；而晶须虽然可以很好地提高韧性，但其强化效果并不是很明显；采取纳米颗粒与晶须协同强化增韧的方法来提高陶瓷基体材料的强度和断裂韧性是一种有效且切实可行的途径。

CNTs（碳纳米管）由于其独特的结构而具有许多优异的性能，其弹性模量与金刚石相当（≈1.8TPa），弯曲强度14.2GPa，拉伸强度为高强度钢的100倍，密度只有钢的六分之一，而且具有高韧性，在失效前能承受很大的应变。CNTs的韧性和结构稳定性很好，具有优异的力学性能，是理想的纳米晶须增强增韧材料，也是纤维类强化相的终极形式。用碳纳米管与陶瓷基体复合制备出具有高力学性能的材料，是未来材料发展的趋势。

参考文献

1 Nihara K. New design concept of structural ceramics-ceramicnanocomposites[J]. J. Ceram Soc Jpn.，1991，99(10)：974

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