結(jié)構(gòu)陶瓷材料的種類及其特點(diǎn)碳化硅陶瓷表1結(jié)構(gòu)陶瓷材料的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域［1］用途可用于制作刀具、模具、軸承、高溫?zé)犭娕继坠艿龋约坝米骰ち慵?，如化工用泵的密封滑環(huán)、葉輪等主要應(yīng)用于熱機(jī)、耐磨部件以及熱交換器等，是制造新型陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的重要材料用于火箭尾噴嘴，澆注金屬用的喉嘴，熱電偶套管，爐管以及燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、軸承等部件，還可以作為各種泵的密封圈用于發(fā)動(dòng)機(jī)元件分類氧化鋁陶瓷氮化硅陶瓷部分穩(wěn)定氧化鈷陶瓷特點(diǎn)硬度高，有很好的耐磨性，耐高溫，優(yōu)良的電絕緣性能，但是韌性低，抗熱振性能差，不能承受溫度的急劇變化強(qiáng)度高（特別是抗彎強(qiáng)度），硬度高，優(yōu)良的自潤(rùn)滑性，耐磨性好，抗熱振性能佳，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高高溫強(qiáng)度高，耐磨損，耐腐蝕，抗蠕變性能佳，熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)斷裂韌性高，抗彎強(qiáng)度高，硬度高先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的研究進(jìn)展大量事實(shí)表明，提高陶瓷材料的韌性及使用性能的可靠性，降低制造成本這三個(gè)因素是關(guān)系到先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料在高科技領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，目前國(guó)內(nèi)外的研究也就是圍繞著這三個(gè)方向來(lái)改進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷的性能。
利用先進(jìn)制粉與燒結(jié)技術(shù)，發(fā)展了新型結(jié)構(gòu)陶瓷，使之性能與傳統(tǒng)陶瓷相比可以得到極大的提高。目前，陶瓷粉體的制備方法有氣相法、液相法和固相法。傳統(tǒng)固相法由于各原料之間的固相反應(yīng)難以進(jìn)行完全，難以制備出高純的均勻粉體，且要經(jīng)歷高溫合成再粉碎過(guò)程，能耗較大，故已被逐漸淘汰。有機(jī)前驅(qū)體熱解法是固相法的新發(fā)展方向，這種方法利用C、Si、B、N等元素的有機(jī)前驅(qū)體，在較低的溫度下（1200℃）熱解生成具有特定結(jié)構(gòu)的、高反應(yīng)活性的碳化物、氮化物等陶瓷粉體。氣相法則需要復(fù)雜的設(shè)備，效率較低，難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。相對(duì)而言，工藝過(guò)程較為簡(jiǎn)單，成分容易控制，因此得到廣泛的應(yīng)用。
陶瓷粉末的制備合成工藝呈現(xiàn)出各種方法互相融合的趨勢(shì)，例如結(jié)合了液相法和氣相法優(yōu)點(diǎn)的噴霧熱解法以及將外場(chǎng)作用與液相沉淀法結(jié)合的超重力沉淀法。陶瓷粉末的制備進(jìn)展還體現(xiàn)在把一些優(yōu)良的制備方法產(chǎn)業(yè)化，研究開(kāi)發(fā)陶瓷粉末低成本規(guī)?；闹苽湫录夹g(shù)上，例如，用懸浮燃燒連續(xù)氮化新技術(shù)就可以制備出低成本、高質(zhì)量的氮化硅陶瓷粉體?！　√沾煞勰┑谋砻娓男苑椒ㄒ彩墙陙?lái)有關(guān)陶瓷粉體研究的重要方向。例如采用表面包裹或偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)陶瓷粉末的表陶瓷粉末制備技術(shù)的發(fā)展液相法面改性，可以改善細(xì)小粉末的分散特性，減少粉末之間的團(tuán)聚趨勢(shì)，提高成形坯體的相對(duì)密度，減少燒結(jié)過(guò)程中的裂紋和缺陷的形成。
在結(jié)構(gòu)陶瓷材料發(fā)展的過(guò)程中，人們逐漸意識(shí)到原來(lái)的陶瓷燒結(jié)的理論基石――雙顆粒燒結(jié)模型不能充分全面地描述各種真實(shí)體系的燒結(jié)過(guò)程。現(xiàn)對(duì)于雙顆粒燒結(jié)理論，這些燒結(jié)理論考慮了更多的因素，如作為本征因素的顆粒形狀、顆粒尺寸及分布，顆粒化學(xué)成分組成均勻性、顆粒表面雜質(zhì)、表面反應(yīng)性（非平衡缺陷等），團(tuán)聚體及團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)等；作為非本征因素的胚體密度、氣孔尺寸及分布、晶粒的結(jié)構(gòu)、燒結(jié)溫度，升溫速率、燒結(jié)氣氛和壓力、第二相的作用（添加相的電子結(jié)構(gòu)）等。這些燒結(jié)理論可以更準(zhǔn)確地對(duì)一些真實(shí)體系的燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行描述和預(yù)測(cè)。但是對(duì)多組分體系的燒結(jié)過(guò)程的描述仍然比較困難，在這方面還有待于更深入的研究。
以TiSiC和TiAlC等為代表的三元層狀可加工陶瓷材料由于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，具備了陶瓷和金屬的許多優(yōu)點(diǎn)，如高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱、可加工、耐高溫、抗氧化、高溫下具有塑性變形等，使其成了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
多孔陶瓷材料具有質(zhì)量輕、應(yīng)變?nèi)菹薮?、可控的孔徑分布和結(jié)構(gòu)、較高的強(qiáng)度和滲透性等特性，成為結(jié)構(gòu)陶瓷材料的一個(gè)重要研究方面，近年來(lái)還出現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)――功能一體化的陶瓷材料，在透平機(jī)燃燒室、高溫爐體材料等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
用低共熔反應(yīng)控制結(jié)晶的方法，制備了AlO／YAg系（二元）復(fù)合材料、AlO／YAg／ZrO系（三元）復(fù)合材料的共晶材料，其在室溫到1800℃之間的抗蠕變能力是相同成分但采用普通燒結(jié)方法制成的陶瓷材料的13倍。
現(xiàn)代焊接200年第期總第期684413現(xiàn)代焊接ModernWelding有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷，釬焊是一種比較合適的方法。陶瓷材料主要含有離子鍵或共價(jià)鍵，表現(xiàn)出非常穩(wěn)定的電子配位，因此較難被金屬鍵的金屬釬料潤(rùn)濕，用金屬釬料釬焊陶瓷材料時(shí)，要么對(duì)陶瓷表面進(jìn)行預(yù)金屬化而使被焊陶瓷面的性質(zhì)改變，要么是在釬料中加入活性元素，使釬料與陶瓷之間有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，通過(guò)反應(yīng)使陶瓷表面分解形成新相，產(chǎn)生化學(xué)吸附機(jī)制。為此，釬焊方法又可分為兩步法（進(jìn)行陶瓷表面的金屬化后再用普通釬料進(jìn)行釬焊）和直接釬焊法。釬焊連接新型結(jié)構(gòu)陶瓷時(shí)的主要不足是釬焊接頭的強(qiáng)度低于母材、異種材料接頭中因熱膨脹系數(shù)的不匹配而產(chǎn)生的應(yīng)力問(wèn)題和用一般釬料釬焊耐高溫材料時(shí)接頭的耐熱性能不足等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，近年來(lái)，預(yù)金屬化方法和直接釬焊法都有不同的進(jìn)展。
盡管30年代發(fā)展起來(lái)的用于氧化鋁陶瓷連接的Mo－Mn法，現(xiàn)在仍然在陶瓷連接中有所應(yīng)用，但是，近年來(lái)，發(fā)展了一些新的預(yù)金屬化方法，如PVD技術(shù)3.1預(yù)金屬化方法的發(fā)展沉積金屬層、熱噴涂法、CVD法以及離子注入等方法。有專家學(xué)者認(rèn)為，陶瓷表面的預(yù)金屬，不僅可以用于改善非活性釬料對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性，而且還可以用于高溫釬焊時(shí)保護(hù)陶瓷不發(fā)生分解產(chǎn)生空洞。
文獻(xiàn)用低壓等離子弧噴涂方法（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如所示）在SiN陶瓷表面噴涂?jī)蓪覣l.在噴涂第一層時(shí)將陶瓷預(yù)熱到略高于Al的熔點(diǎn)溫度以獲得較強(qiáng)的Al對(duì)SiN陶瓷的吸附，在此條件下的噴涂層一般≤2μm，然后在第一層的基礎(chǔ)上再噴涂一個(gè)200μm的層噴涂1[/url]后的試樣（尺寸為13mm×16mm×20mm）在700℃×0.9ks、加壓0.5MPa的條件下進(jìn)行釬焊，接頭的平均抗彎強(qiáng)度達(dá)到340MPa，比直接用在同樣條件下釬焊的接頭強(qiáng)度（230MPa）高許多。其分析認(rèn)為，在以上實(shí)驗(yàn)條件下熱噴涂可以去掉陶瓷表面和Al表面的氧化膜，使金屬Al直接與SiN陶瓷接觸，在比Al熔點(diǎn)稍高的溫度下就可以形成AlN化合物，使界面結(jié)合強(qiáng)度提高。
子注入法343434素（如Ti）一般會(huì)使釬料變硬、變脆，而且接頭也會(huì)出現(xiàn)脆性相。為克服這些缺點(diǎn)，他們用離子源直接注射活性元素Ti到陶瓷（AlO陶瓷）中，使陶瓷形成可以被一般釬料潤(rùn)濕的合適表面。經(jīng)過(guò)離子注入后的陶瓷表面顯著改善了非活性釬料的潤(rùn)濕性。他們分析認(rèn)為離子注入可以改善陶瓷表面潤(rùn)濕性的原因有三點(diǎn)：一是表面更金屬化，導(dǎo)電性提高并呈現(xiàn)金屬光澤，減少了陶瓷與金屬間的電子不連續(xù)性；二是離子注入在陶瓷表面產(chǎn)生缺陷，使陶瓷的表面性能提高，從而促進(jìn)潤(rùn)濕；三是表面形成了改善導(dǎo)電性及促進(jìn)潤(rùn)濕的新相。
結(jié)果表明，C纖維表面鍍Ni的復(fù)合釬料釬焊的接頭強(qiáng)度要高于無(wú)涂層C纖維復(fù)合釬料釬焊的接頭。