高性能多相复合陶瓷

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本书是对过去20多年有关多相复合陶瓷材料研究的系统性总结,内容包括: 晶须补强增韧的多相复合陶瓷材料,颗粒弥散增韧的多相复合陶瓷材料,相变增韧的多相复合陶瓷材料,仿竹木结构的纤维独石多相复合陶瓷,仿贝壳珍珠岩结构的层状多相复合陶瓷,多相复合陶瓷材料的应用等。
本书可供材料科学与工程领域的科技工作者参考,也可供材料科学与工程领域的研究生和本科生参考。[1] 
书    名
高性能多相复合陶瓷
作    者
黄勇、汪长安
ISBN
9787302160038
定    价
75元
出版社
清华大学出版社
出版时间
2008-1-28
装    帧
平装

高性能多相复合陶瓷图书前言

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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[2] 

高性能多相复合陶瓷图书目录

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序Ⅰ
前言Ⅲ
符号表Ⅴ
第1章绪论
1.1先进陶瓷材料的现状与研究进展
1.1.1功能陶瓷
1.1.2结构陶瓷
1.2多相复合陶瓷的出现和发展前景
1.3本书的主要内容
参考文献
第2章多相复合陶瓷
2.1多相复合陶瓷的定义
2.2多相复合陶瓷的分类
2.3多相复合陶瓷的原材料及其特性
2.3.1基体材料及其特性
2.3.2增强体材料及其特性
2.4多相复合陶瓷的强韧化机制
2.4.1陶瓷材料的脆性本质及其强韧化类型
2.4.2多相复合陶瓷常见的强韧化机制及其影响因素
2.4.3强韧化机理的发展
2.5多相复合陶瓷的显微结构设计
2.5.1非相变型的多相复合陶瓷增韧的微观结构模型
2.5.2相变型显微结构设计
参考文献
第3章晶须补强增韧多相复合陶瓷
3.1概述
3.2晶须
3.3晶须的增韧机理及其影响因素
3.3.1晶须的增韧机理
3.3.2晶须增韧作用的影响因素
3.4晶须补强增韧多相复合陶瓷的设计
3.4.1概述
3.4.2晶须与基体之间的物理匹配
3.4.3晶须和基体之间的化学相容性
3.5晶须补强增韧多相复合陶瓷的制备
3.5.1SiC晶须的分散工艺
3.5.2烧结致密化工艺
3.6晶界和界面的设计与调控
3.6.1助烧剂的选择和优化
3.6.2晶须的处理和表面状态
3.6.3晶界与界面的结晶化热处理
3.7晶须增韧行为分析模型
3.7.1尾流区与晶须分布
3.7.2尾流区晶须补强基本模式
3.7.3晶须的力学行为
3.7.4架桥应力分析
3.7.5R曲线行为
3.8晶须定向排布与复合材料的性能
3.8.1定向排布的SiC(w)/Si3N4复合材料的制备工艺
3.8.2晶须定向度的表征方法
3.8.3晶须定向排布对SiC(w)/Si3N4复合材料烧结性能的影响
3.8.4晶须定向排布对SiC(w)/Si3N4复合材料的力学性能的影响
3.8.5晶须定向排布对SiC(w)/Si3N4复合材料电学性能的影响
3.9常见的晶须补强增韧多相复合陶瓷
3.9.1晶须补强增韧Al2O3陶瓷基复合材料
3.9.2晶须补强Si3N4陶瓷基复合材料
3.9.3晶须补强ZrO2陶瓷基复合材料
3.9.4晶须补强莫来石陶瓷基复合材料
3.9.5晶须补强增韧石英玻璃基复合材料
3.9.6晶须增强玻璃基复合材料
参考文献
第4章颗粒弥散增韧多相复合陶瓷
4.1颗粒弥散增韧多相复合陶瓷的设计
4.2颗粒弥散增韧多相复合陶瓷的增韧机理
4.2.1非相变颗粒弥散复合陶瓷的增韧机理
4.2.2多颗粒多层次微观复合陶瓷的内应力表征与强韧化设计
4.2.3颗粒弥散复合陶瓷断裂分形的微观韧化理论
4.3颗粒弥散增韧多相复合陶瓷的制备
4.3.1颗粒弥散复合陶瓷的先进制备工艺
4.3.2纳米复合陶瓷的制备工艺
4.4颗粒弥散增韧陶瓷的优化设计与性能分析
4.4.1概述
4.4.2复合陶瓷的组分优化与设计
4.4.3非相变与相变颗粒复合陶瓷的组分设计与性能分析
4.4.4纳米?微米颗粒复合陶瓷组分与性能的量化分析
4.4.5硬质颗粒混合增强陶瓷的分阶段优化设计
4.4.6高组元颗粒弥散复合陶瓷的群相优化设计
4.4.7复合陶瓷粉体合成过程中的工艺优化
4.5颗粒弥散增韧耐磨复合陶瓷的应用
4.5.1耐磨复合陶瓷的系统化设计
4.5.2耐磨性评估与实验验证
4.5.3新型耐磨复合陶瓷系列产品的开发应用
参考文献
第5章ZrO2相变增韧陶瓷
5.1概述
5.2ZrO2的结构与性能
5.2.1ZrO2的晶体结构类型及其特性
5.2.2ZrO2的稳定性
5.2.3氧化锆中的m?t马氏体相变
5.3ZrO2超细粉体的制备
5.3.1ZrO2超细粉体是制备高性能ZrO2相变增韧陶瓷的基础
5.3.2陶瓷超细粉体制备工艺
5.3.3共沉淀法制备超细ZrO2粉体
5.3.4微乳液法制备超细球形ZrO2粉体
5.3.5其他常用的超细ZrO2粉体制备工艺
5.4ZrO2相变增韧机理
5.4.1应力诱导相变增韧
5.4.2相变诱发微裂纹增韧
5.4.3裂纹偏转和弯曲增韧
5.4.4裂纹分叉增韧
5.4.5表面相变增韧
5.5ZrO2相变增韧陶瓷的类型
5.5.1概述
5.5.2部分稳定氧化锆陶瓷
5.5.3四方相氧化锆多晶体陶瓷
5.5.4氧化锆增韧陶瓷
5.6ZrO2相变增韧陶瓷的特异性能
5.6.1Ce?TZP陶瓷的形状记忆效应
5.6.2Ce?TZP材料形状记忆效应分析
5.6.3Ce?TZP陶瓷铁弹性畴转及伪弹性增韧机理
5.6.4Ce?TZP陶瓷在应力作用下的相变特性
5.7ZrO2相变增韧陶瓷的增韧力学行为与相变准则
5.7.1裂纹尖端高应力引发相变增韧的力学行为
5.7.2相变多晶体细观本构理论与增韧研究
5.7.3陶瓷增韧力学中的相变准则
5.8ZrO2相变增韧陶瓷的应用
5.8.1在发动机、内燃机中的应用
5.8.2在磨介和磨具领域的应用
5.8.3其他领域的应用
5.8.4在国内的应用展望
参考文献
第6章仿竹木结构的纤维独石复合陶瓷
6.1概述
6.2纤维独石结构复合陶瓷的设计要点
6.2.1材料体系的选择和优化
6.2.2工艺参数、结构参数和几何参数的优化
6.3纤维独石结构复合陶瓷的制备工艺
6.3.1基体纤维坯体的成型
6.3.2界面分隔层的形成
6.3.3纤维的排布
6.3.4排胶和烧结
6.4一维定向排列的纤维独石结构复合陶瓷的结构与性能
6.4.1Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的结构
6.4.2Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的特殊性能
6.4.3影响纤维独石结构复合陶瓷性能的主要因素
6.5二维片层垂直交叉排布的纤维独石结构复合陶瓷的结构与力学性能
6.5.1二维片层垂直交叉排布的Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的结构
6.5.2二维片层垂直交叉排布的Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的力学性能
6.5.3二维片层垂直交叉排布的Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的断裂机制
6.60°/45°/90°/-45°/0°排布的纤维独石结构复合陶瓷的结构与力学性能
6.6.10°/45°/90°/-45°/0°排布的Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的结构
6.6.20°/45°/90°/-45°/0°排布的Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的力学性能
6.6.30°/45°/90°/-45°/0°排布纤维独石结构复合陶瓷的断裂机制
6.7Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的阻力曲线行为
6.7.1阻力曲线的理论基础
6.7.2陶瓷材料R曲线测定方法
6.7.3实验方案与过程
6.7.4R曲线的计算
6.7.5实验结果
6.8Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的高温强度
6.8.1概述
6.8.2Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的力学性能
6.8.3分析与讨论
6.9Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的抗热震性能
6.9.1概述
6.9.2实验方法
6.9.3试样的抗热震性能
6.9.4影响抗热震性能的因素
6.10Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的高温蠕变行为
6.10.1概述
6.10.2Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的抗蠕变性能
6.10.3高温蠕变理论
6.10.4Si3N4/BN纤维独石结构复合陶瓷的蠕变机理
6.11纤维独石结构复合陶瓷的断裂行为
6.11.1断裂模型的基本假设
6.11.2模型的计算
6.11.3计算结果与实验的对比及预测
6.11.4影响断裂韧性的主要因素
参考文献
第7章仿贝壳珍珠岩结构的层状复合陶瓷
7.1概述
7.2层状结构复合陶瓷的设计
7.2.1层状结构复合陶瓷的基本类型
7.2.2基体材料的选择与优化
7.2.3界面层的选择与优化
7.2.4影响层状结构复合陶瓷性能的因素
7.3层状结构复合陶瓷的制备工艺
7.3.1基体片层的成型
7.3.2界面层的形成
7.4层状结构复合陶瓷的结构与性能
7.4.1特殊的结构特征与开裂方式
7.4.2非脆性破坏行为
7.4.3断裂功
7.4.4影响层状结构复合陶瓷力学性能的因素
7.4.5界面层的精细结构
7.4.6不同尺度多级增韧机制的协同增韧作用
7.5Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温性能
7.5.1Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温弹性模量
7.5.2Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温抗弯强度
7.5.3Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温载荷?位移曲线
7.5.4Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温显微结构
7.6Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温氧化行为
7.6.1MYA?LC的氧化行为
7.6.2LYA?LC的氧化行为
7.7Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的抗蠕变性能
7.7.1实验方法
7.7.2Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的高温蠕变行为
7.7.3Si3N4/BN层状结构复合陶瓷的蠕变机制
7.8Si3N4/BN层状结构复合陶瓷界面韧性的测试与表征
7.8.1概述
7.8.2Si3N4/BN层状结构复合陶瓷界面韧性的实验方法
7.8.3三点弯曲法对界面韧性的测试与表征
7.8.4四点弯曲法对界面韧性的测试与表征
7.9层状结构复合陶瓷的断裂模型与预测
7.9.1层状结构复合陶瓷的断裂模型
7.9.2断裂过程的模拟计算
7.9.3模拟结果与预测
7.10其他层状结构复合陶瓷
7.10.1Al2O3/ZrO2层状结构复合陶瓷
7.10.2Al2O3/Ti3SiC2层状结构复合陶瓷
7.10.3可加工梯度功能层状结构复合陶瓷
7.11仿生结构复合陶瓷的应用前景
参考文献
名词索引
人名索引
附录与本书内容有关的背景材料
参考资料
词条标签:
工业书籍 出版物 书籍