本發(fā)明屬于陶瓷基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點(diǎn)是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個(gè)有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。
目前，陶瓷基復(fù)合材料大都是通過(guò)纖維增強(qiáng)其韌性，本發(fā)明中燒結(jié)后彌散的四方氧化鋯顆粒發(fā)生相變轉(zhuǎn)變?yōu)槊芏鹊偷膯涡苯Y(jié)構(gòu)，引起表面體積膨脹而獲得表面殘余壓應(yīng)力，同時(shí)，不同層間組分和彈性模量的不同，在層與層間產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。
由于陶瓷材料的表面壓應(yīng)力能很好的抑制表面裂紋，從基體利用來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)陶瓷表面的殘余壓應(yīng)力來(lái)抑制表面裂紋擴(kuò)展，進(jìn)一步增加陶瓷基復(fù)合材料的韌性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌型陶瓷基復(fù)合材料。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案是：一種表面壓應(yīng)力增韌陶瓷基復(fù)合材料，其特征在于：通過(guò)在成型的陶瓷基復(fù)合材料表面附加一層300~700μm的成分不同的陶瓷基復(fù)合材料，由于不同層間組分和彈性模量的不同，在層與層間產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，進(jìn)一步增加基體韌性。
該層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌的氧化鋯陶瓷基復(fù)合材料的制備方法如下：
表面由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁34~37
二氧化鋯41~45
碳纖維18~25
石蠟12~16
油酸0.2~1
內(nèi)部由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁3~4
二氧化鋯71~78
碳纖維18~25
石蠟12~16
油酸0.2~1
（1）按配方量，取三氧化二鋁、二氧化鋯(ysz)配料后進(jìn)行球磨、混料、粉碎至300~400目備用
（2）將配方量的石蠟、油酸加熱至110~130℃至熔化，過(guò)150目篩
（3）將步驟（1）中備用的內(nèi)部原料去水，將步驟（2）中過(guò)篩的石蠟和油酸加入備用的原料中，混合均勻后采用熱壓鑄在0.5mp、60～70℃條件下成型，同理將表層材料相同處理后，在壓鑄好的型體上涂上300~700μm的一層后，再壓鑄一次，保證層狀復(fù)合的牢固。
（4）在惰性氣體氛圍下，升溫速率控制在1~2℃/min的燒結(jié)工藝，在1000~1100℃排蠟、1400~1500℃燒成即得~成品。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于
本技術(shù)：
所附權(quán)利要求所限定。
實(shí)施例1
一種層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌型陶瓷基復(fù)合材料，以氧化鋁、二氧化鋯為基體，以碳纖維為增強(qiáng)體，通過(guò)石蠟，油酸粘結(jié)后熱壓成型，再在表面附著一層300~700μm不同的陶瓷基復(fù)合材料，然后燒結(jié)。
其制備過(guò)程如下：
表面由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁36
二氧化鋯44
碳纖維20
石蠟16
油酸1
內(nèi)部由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁4
二氧化鋯76
碳纖維20
石蠟12
油酸0.2
（1）按配方量，取三氧化二鋁、二氧化鋯(ysz)配料后進(jìn)行球磨、混料、粉碎至300~400目備用
（2）將配方量的石蠟、油酸加熱至110~130℃至熔化，過(guò)150目篩
（3）將步驟（1）中備用的內(nèi)部原料去水，將步驟（2）中過(guò)篩的石蠟和油酸加入備用的原料中，混合均勻后采用熱壓鑄在0.5mp、60~70℃條件下壓成35×6×4mm試樣，同理將表層材料相同處理后，在壓鑄好的試樣上涂上300~700μm的一層，通過(guò)干壓疊層技術(shù)，保證層狀復(fù)合的牢固。
（4）在惰性氣體氛圍下，升溫速率控制在1~2℃/min的燒結(jié)工藝，在1000~1100℃排蠟、1400~1500℃燒成即得~成品。
本實(shí)施例中層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌陶瓷基復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度845mpa；斷裂韌性為11mpa·m1/2。
實(shí)施例2
一種層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌型陶瓷基復(fù)合材料，以氧化鋁、二氧化鋯為基體，以碳纖維為增強(qiáng)體，通過(guò)石蠟，油酸粘結(jié)后熱壓成型，再在表面附著一層300~700μm不同的陶瓷基復(fù)合材料，然后燒結(jié)。
其制備過(guò)程如下：
表面由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁35
二氧化鋯43
碳纖維20
石蠟16
油酸1
內(nèi)部由如下重量份數(shù)的組分組成：
氧化鋁3
二氧化鋯77
碳纖維20
石蠟12
油酸0.2
（1）按配方量，取三氧化二鋁、二氧化鋯(ysz)配料后進(jìn)行球磨、混料、粉碎至300~400目備用
（2）將配方量的石蠟、油酸加熱至110~130℃至熔化，過(guò)150目篩
（3）將步驟（1）中備用的內(nèi)部原料去水，將步驟（2）中過(guò)篩的石蠟和油酸加入備用的原料中，混合均勻后采用熱壓鑄在0.5mp、60~70℃條件下壓成35×6×4mm試樣，同理將表層材料相同處理后，在壓鑄好的試樣上涂上300~700μm的一層，通過(guò)干壓疊層技術(shù)，保證層狀復(fù)合的牢固。
（4）在惰性氣體氛圍下，升溫速率控制在1~2℃/min的燒結(jié)工藝，在1000~1100℃排蠟、1400~1500℃燒成即得~成品。
本實(shí)施例中層狀復(fù)合表面壓應(yīng)力增韌陶瓷基復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度846mpa；斷裂韌性為10.8mpa·m1/2。
上述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。