首页 > 图书中心 > 高性能多相复合陶瓷

前言

    复合材料是采用两种或两种以上异质、异形、异性的材料通过适当的工艺复合而制成的一种新材料,属于多相材料。自然界的天然材料如木、竹、骨骼、贝壳等几乎无一例外地属于复合材料。通常复合材料的增强剂有长纤维、短纤维或晶须、颗粒等,基体材料有高聚物(树脂)、金属、陶瓷(包括玻璃)等,人们根据不同基体而把复合材料分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷(玻璃)基复合材料等。

    对于陶瓷基复合材料来说,纤维和晶须等增强剂的引入,不仅只着眼于提高材料的强度,更重要的是期望克服陶瓷材料脆性大的固有缺点。事实证明,陶瓷基复合材料确实表现出了不仅在陶瓷材料强度上有极大的增强效果,而且可以大幅度地提高陶瓷材料的断裂功,再加上陶瓷材料本身又具有极好的耐腐蚀、耐高温性能,因此陶瓷基复合材料得到了广泛的重视和应用。随着科学技术的发展和进步,人们又相继开发出颗粒弥散强韧化复合陶瓷、层状复合陶瓷、功能梯度复合陶瓷、氧化锆相变增韧复合陶瓷、多种增韧机制协同作用的复合陶瓷等。这类陶瓷实际上已经超出原先陶瓷基复合材料的概念,是名副其实的多相复合陶瓷。总之,多相复合陶瓷材料由于具有高强、高韧,优异的耐磨性,卓越的抗腐蚀能力以及很好的抗烧蚀性,可以在高温动态高负荷的工况以及磨损和腐蚀的环境中服役,因而受到关注并得到迅速的发展。

    广义地讲,陶瓷是无机非金属材料的同义词,因此多相复合陶瓷应包含所有无机非金属材料作为基体所制备的多相材料,即无机非金属材料基多相材料,如陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料、水泥基复合材料、碳基复合材料以及两种以上的基体相构成的层状结构、梯度结构或机械混合的多相材料等,这类材料统一称为多相复合陶瓷(multiphase composite ceramics),简称为复合陶瓷。

    与其他复合材料一样,多相复合陶瓷也是一种可设计性强的非均质材料。通过对原材料的选择、各组分分布的设计和工艺条件的保证等,可以使各种原组分材料的优点产生互补作用,从而得到综合性能优异的新型材料。

    在过去20年间,我们课题组先后承担了十多项与多相复合陶瓷相关的国家重点基础研究发展规划项目(“973”项目)、国家自然科学基金重大或重点项目、国家“863”高技术研究计划项目等研究工作,积累了丰富的研究成果,获得了多项省部级以上科技奖励,有些成果已得到实际应用并取得了显著的经济与社会效益。为了总结以往的研究成果,促进今后的研究和应用向纵深发展,我们撰写了这本学术专著,目的就是希望通过这本书的出版,能够让更多的科技人员、高校师生和管理人员增进对这个领域的了解,进而推动多相复合陶瓷的研究和应用。

    本书由黄勇和汪长安主笔并负责统稿、定稿,曾在本课题组从事博士后研究的徐利华教授撰写第4章,翟洪祥教授撰写第3章的3.7节并对整章内容进行了校对,清华大学力学系蔡乾煌教授撰写第5章的5.7节并校对全章内容,戚建强帮助绘制部分图表。

    书稿完成后,郭景坤院士、张立同院士等对书稿提出了宝贵意见,郭景坤院士还为本书欣然作序。我们特别邀请陶瓷领域的专家对书稿内容进行了审阅: 第1章由欧阳世翕教授审阅,第2章由郭景坤院士审阅,第3章由宋慎泰教授审阅,第4章由郑元善教授审阅,第5章由余寿文教授审阅,第6章由翟洪祥教授审阅,第7章由李敬峰教授审阅。在此,我们谨对上述合作者和审阅专家一并表示衷心的感谢!

    由于我们水平有限,书中如有疏漏或错误之处,敬请读者不吝指正。

黄勇 汪长安

  2007年5月于北京清华园

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