1、1、晶須增強復(fù)合材料、工程材料和成型技術(shù)、2、片計程儀、引言晶須增強體分類及物理晶須復(fù)合材料增強的反應(yīng)歷程晶須增強體復(fù)合材料的應(yīng)用前景3、高新技術(shù)新復(fù)合材料為比傳統(tǒng)材料高性能的復(fù)合材料，這主要是各種高性能增強劑(纖維、晶須等) 中強化了沉積基質(zhì)的高性能樹脂類復(fù)合材料、金屬類復(fù)合材料、陶瓷類復(fù)合材料、玻璃類復(fù)合材料、碳類復(fù)合材料和功能復(fù)合材料等。 現(xiàn)在，人類正從合成材料時代進入復(fù)合材料時代。 許多科學(xué)家認(rèn)為，未來的金屬復(fù)合材料將集中在非連續(xù)增強材料的研究和應(yīng)用上，包括晶須、粒子、片狀增強體。 因此，西瓜的合成與應(yīng)用研究成為材料科學(xué)研究的熱點之一。 引言4、晶須是人工控制條件下以單晶形式生長的纖維

2、，是高新技術(shù)復(fù)合材料中的特殊成員，直徑非常小，難以容納大晶體中常出現(xiàn)的缺陷，原子有序，強度接近完整晶體的理論值，具有優(yōu)良的高溫、高燒、耐腐蝕性能、良好的機械強度不僅具有高強度、高彈性模數(shù)、高硬度等特性，而且在電氣、光學(xué)、磁學(xué)、強磁性、介電性、傳導(dǎo)性、超導(dǎo)性等方面也有顯著發(fā)生，作為塑料、金屬、陶瓷混合雙打的改性強化材料，顯示了優(yōu)異的物理、化學(xué)性能和優(yōu)異的機械性能。 5、以碳化硅晶須為代表的無機晶須材料得到增強的金屬化學(xué)基、陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料已經(jīng)在機械、電子、化工、防衛(wèi)、能源、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用。 可以預(yù)見，這種材料的研究和應(yīng)用對國防工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天材料工業(yè)、塑料工業(yè)等多種產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟效益

3、的提高具有現(xiàn)實或潛在的重要意義。 6、晶須增強體的分類和物理性質(zhì)，1.1晶須增強體的分類總體上可分為金屬晶須增強體和非金屬晶須增強體兩種。 金屬晶須增強體一般通過熔鹽電解法或氣相沉積法使用金屬固體、熔體或瓦斯氣體作為原料獲得。 金屬晶須的主要用途作為復(fù)合材料的增強體用于火箭、導(dǎo)彈、噴氣發(fā)動機等零配件，特別是導(dǎo)電性復(fù)合材料和電磁波屏蔽材料。 非金屬晶須增強體又稱陶瓷晶須增強體，具有高強度、高彈性模數(shù)、耐高溫等優(yōu)點，廣泛用于復(fù)合材料的加固。 大致可以分為SiC和Si3N4等熔點在1900以上的非氧化物類和氧化物類兩種。 7、耐高溫性好，多用于強化陶瓷化學(xué)基和金屬化學(xué)基的復(fù)合材料，但成本很高。 氧化

4、物陶瓷晶須，例如K2 Ti6O13、CaSO4、2MgOB2O3、nAl2O3 mB2O3 (n=92，m=21 )等具有較高的熔點(10001600 )和耐熱性，可以用作樹脂化學(xué)基和鋁系復(fù)合材料的增強體。 以西瓜為增強體時，其用量體積分?jǐn)?shù)以35 %以下居多。 用20 0 %Al2O3晶須增強金屬時，得到的復(fù)合材料的強度在室溫下增加接近原來金屬的3.0倍。 8、西瓜是在受控條件下培育的高純度細單晶，其晶體結(jié)構(gòu)基本完整，不含晶界、重排、空洞等晶體結(jié)構(gòu)缺陷，具有反常的力學(xué)等物理性能，本文所述的一些西瓜強化體的物理性能如以下表1所示。 一般的西瓜增長率相當(dāng)于纖維玻璃，增長率相當(dāng)于硼纖維，兼?zhèn)溥@兩種纖

5、維的最佳性能。 另外，晶須的強度與直徑有密切的關(guān)系，晶須的直徑不足10m時，強度會急劇增加。 這種關(guān)系只不過是晶須強度和直徑的理論表現(xiàn)，可以認(rèn)為隨著晶須直徑的增大，晶須的晶格缺陷增加，強度降低，因此在晶須的制造過程中，用什么樣的方法、用什么過程來控制晶須以單晶生長，需要高強度、高秩序性、完全的晶須、1.2晶須增韌體的物理性質(zhì)、9、1.0、1.1、晶須增韌復(fù)合材料的反應(yīng)歷程、2.1晶須分散技術(shù)在晶須增韌復(fù)合材料之前必須有效解決其凝聚問題，由于晶須增韌體的屏幕縱橫比大，通常在730以上，難以分散。 常用的晶須分散技術(shù)主要有球磨粉機分散、醫(yī)學(xué)超聲分散、sol gel法分散及分散介質(zhì)的選擇、pH值的調(diào)

6、節(jié)等。 對于某個長徑大、分枝多的晶須，首先需要通過球磨粉機或高速粉碎減少分枝、降低屏幕縱橫比。 晶須分散的主要重點是消除或集聚晶須的凝聚。 形成1.2、聚集的原因主要是由于西瓜相互纏繞和西瓜相互化學(xué)吸附的聚集。 球磨粉機和醫(yī)學(xué)超聲分散主要是通過施加機械力將結(jié)合的凝聚體“撕裂”，但通過適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)、分散劑和pH的調(diào)整等使晶須表面態(tài)發(fā)生變化，消除晶須間的化學(xué)吸附，達到均勻分散的目的的sol gel法則是，首先膠體各復(fù)合系統(tǒng)，膠體這一特殊介質(zhì)的電化學(xué)、1.3、2.0世紀(jì)8.0年代中期，西瓜強化、增強復(fù)合材料反應(yīng)歷程的研究有了深入的發(fā)展。 由西瓜增強的新型復(fù)合材料，在保留基材的主要特色的同時，通過西

7、瓜的增強、加強作用改善了基材的性能。 根據(jù)基材的不同，其增強反應(yīng)歷程也不同。 關(guān)于晶須增強、增強復(fù)合材料，國內(nèi)外研究普遍承認(rèn)的反應(yīng)歷程如下。 2.2晶須增強、增強復(fù)合材料的反應(yīng)歷程；(1)晶須增強陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料以陶瓷為基礎(chǔ)，晶須為增強體，復(fù)合技術(shù)制備的新陶瓷材料殘留陶瓷基材的主要特色，通過晶須的增強、加強作用改善陶瓷材料的性能。 1.4、晶須含有：碳、Si3N4、SiC、莫來石等，基體含有：Si3N4、SiC等蜂窩混合雙打材料。 復(fù)合工藝分為晶須增強陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料和原位生長晶須增強陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料兩種。 加入了晶須的增強陶瓷類復(fù)合材料通過晶須分散、晶須與基材原料的混合、成形、燒結(jié)而形

8、成的原位生長晶須增強膠原混合雙打類復(fù)合材料的制造工藝是，將晶須生長劑與沉積基質(zhì)原料直接混合而成形，在一定的溫度下進行熱處理，使晶須在基體內(nèi)部生長，然后前者的工藝容易特羅爾控晶須的含量，而后者的工藝難以消除晶須的凝聚現(xiàn)象，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)晶須的均勻分布，但是難以正確控制晶須的含量。 晶須增強瓷混合雙打基復(fù)合材料中的界面是重要環(huán)節(jié)。 合理的界面結(jié)合態(tài)有助于發(fā)揮西瓜的作用，獲得優(yōu)異的性能。1.5、晶須增韌陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料破壞時阻止裂紋擴展、提高材料斷裂韌性的微觀方式及途徑，主要有以下三個：交聯(lián)反應(yīng)歷程： 當(dāng)裂紋擴展到晶須時，在裂紋尖端形成架橋部，形成封閉應(yīng)力，裂紋擴展被阻止，材料的斷裂韌性增加。 裂紋

9、偏轉(zhuǎn)機構(gòu)。 如果裂紋發(fā)展到晶須，則裂紋的發(fā)展方向發(fā)生變化，通過晶須和基體的結(jié)合，裂紋向晶須的方向發(fā)展，因此形成新表面的面積增加，裂紋不會超過臨界尺寸(裂紋不受外部應(yīng)力的作用就能夠自發(fā)發(fā)展的最小尺寸)，材料1.6、西瓜的挖墻腳反應(yīng)歷程。 西瓜從陶瓷基體上拔出，可克服摩擦力吸收能量，提高材料的斷裂韌性，在一定程度上增加材料的韌性。 西瓜、基質(zhì)的特性(強度、彈性模數(shù)、熱脹冷縮系數(shù)等)及其界面鍵強度對這些個的強化反應(yīng)歷程有重要影響。 晶須增韌陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料性能優(yōu)于單陶瓷材料，但價格相對較高，主要用于國防工業(yè)、航空航天及精密機械零件等。隨著材料設(shè)計和復(fù)合工藝的發(fā)展，晶須增韌陶瓷化學(xué)基復(fù)合材料的性能進

10、一步提高，應(yīng)用范圍越來越廣。1.7、晶須增強體復(fù)合材料的應(yīng)用前景，晶須主要用作復(fù)合材料的增強劑，可以增強金屬、塞拉混合雙打、樹脂及玻璃等。 在航空航天領(lǐng)域中，金屬化學(xué)基和樹脂化學(xué)基的晶須復(fù)合材料重量輕且強度高，因此可以用作直升飛機的旋翼、機翼、尾翼、空間機殼、飛機起落架等航空零配件。 在建筑工業(yè)中，通過用晶須加固塑料，可以得到截面極薄、抗張強度和破壞耐力高的部件。 在機械工業(yè)，陶瓷類晶須復(fù)合材料SiCw/Al2O3可用作切削手工工具，Ni類高溫合金加工中發(fā)揮作用的塑料類晶須復(fù)合材料可用作零配件的粘接接頭，局部增強零配件應(yīng)力集中、承載力大的重要部位、間隙增強和硬化表面等。 在1.8、汽車工業(yè)，玻

11、璃類晶須復(fù)合材料SiCw/SiO2被用作汽車熱交換設(shè)備的支管襯。 發(fā)動機活塞的耐磨部采用SiCw/Al材料，大幅度提高了壽命。 正在研究開發(fā)病毒塑料復(fù)合材料的汽車車身和基本零配件。 在化學(xué)工業(yè)中，開發(fā)了晶須紙、晶須布、各種過濾煙嘴，而且還研究了晶須增強橡膠。 作為生物媒介伊卡斯材料，晶須復(fù)合材料被試用于牙、骨等。 在日常工業(yè)中，塑料類晶須增強材料制造了高爾夫球會、釣魚俱樂部等。 作為一種特殊功能材料，由于其成功的制造了特殊的晶須，因此，在電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和超導(dǎo)材料領(lǐng)域都有了進展。 盡管上述各種應(yīng)用仍處于探索階段，但各方面的實驗結(jié)果表明對西瓜及其復(fù)合材料的應(yīng)用有很強的生活力。 1.9，參考文獻： 1的高新技術(shù)新材料是m .北京牌：中國科學(xué)技術(shù)出版社， 1994532853535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535 3535353535353535353535353535353535353