《陶瓷纖維和塗層：21世紀先進材料》是2018年科學出版社出版的圖書，作者是陳照峰。
基本介紹
- 書名：陶瓷纖維和塗層：21世紀先進材料
- 作者：陳照峰
- ISBN：9787030567383
- 頁數：145
- 定價：￥89.00
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018-11-01
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《陶瓷纖維和塗層：21世紀先進材料》為20世紀末由美國高溫陶瓷複合材料先進纖維委員會等機構組織編寫，《陶瓷纖維和塗層：21世紀先進材料》共8章，內容包括碳纖維、碳化矽纖維、氧化鋁纖維、陶瓷基複合材料及其製備技術，纖維、界面、複合材料微觀結構，纖維及複合材料製造成本及評價，陶瓷基複合材料的設計與壽命、套用與需求，氧化物纖維與非氧化物纖維隨溫度和時間微觀結構與性能的演化規律，纖維、複合材料未來的發展方向等。
圖書目錄
目錄
執行摘要 1
方法 2
高溫陶瓷纖維 3
纖維塗層 4
建議和影響 5
討論的重點 7
1 緒論 8
方法 8
陶瓷基複合材料潛在的套用 9
複合材料 9
陶瓷纖維及其塗層 13
工程要求 16
本書內容結構 17
2 現在和將來的需求 18
新材料套用 20
陶瓷基複合材料的設計和壽命預測 22
陶瓷基複合材料的套用和需求 23
製造的要求 27
對纖維性能的影響 27
3 陶瓷纖維性能現狀 31
候選纖維 31
非氧化物纖維的溫度和時效性能 37
溫度和時間對氧化物纖維性能的影響 50
性能特徵與目標性能的比較 56
建議及未來的發展方向 57
4 陶瓷纖維製備 59
非氧化物纖維製備 59
氧化物纖維製備 64
建議及發展方向 73
5 材料與微觀結構 75
纖維發展的機會 75
多晶氧化物 78
多晶碳化矽 80
非晶纖維 80
建議與將來的方向 81
6 界面塗層 83
非氧化物複合材料的塗層 83
氧化物纖維塗層 96
建議和將來的方向 110
7 成本問題 115
價格和成本 115
成本類型 116
一般纖維生產成本 118
陶瓷纖維的製造 120
氧化物和非氧化物 121
發現 121
結論 124
建議和未來發展方向 125
8 建議及未來發展方向 127
工程數據 127
纖維塗層 128
氧化物纖維研究 129
非氧化物纖維開發 130
製造成本 131
優先權 132
參考文獻 133
委員會組織機構 143
圖表資料目錄
表格
表ES-1 陶瓷纖維的典型性能範圍 3
表2-1 陶瓷基複合材料的優缺點 19
表2-2 工業發電的套用 23
表2-3 航空套用 26
表2-4 航天套用（美國） 26
表2-5 陶瓷基複合材料的生產環境 27
表3-1 用於CMC 的商用纖維和開發性纖維 32
表3-2 選擇的商用陶瓷纖維 35
表4-1 商業聚合物前驅體法陶瓷纖維生產工藝 62
表4-2 商業氧化物纖維成分及前驅體 68
圖片
圖1-1 連續纖維增強陶瓷基複合材料的理想應力-應變曲線與未增強的基體的應力-應變曲線對比圖 10
圖1-2 連續增強陶瓷基複合材料示意圖 11
圖1-3 Hi-NicalonTM 纖維增強SiC 基複合材料（CVI 法製備）斷裂表面掃描電鏡圖 11
圖1-4 一種燃氣輪機燃燒室的喉襯（裡面和外面） 12
圖1-5 八枚緞紋布 14
圖1-6 有氮化硼塗層的纖維絲 14
圖1-7 3M 公司的Nextel 610 多晶陶瓷氧化物纖維 15
圖2-1 通用電氣公司的一種大型燃氣輪機加熱部分橫截面圖 19
圖2-2 各類高溫套用中的熱性能要求 24
圖2-3 3M 公司203 型Nextel 纖維增強SiC 基陶瓷複合材料濾棒 25
圖3-1 SiC 基纖維和氧化物纖維強度-溫度圖 38
圖3-2 （a）SiC 基纖維的楊氏模量與溫度關係圖；（b）氧化物纖維的楊氏模量與溫度關係圖 38
圖3-3 不同SiC 纖維的拉伸強度與溫度關係圖 39
圖3-4 矽基化合物和Al2O3 基商用纖維快速斷裂強度與溫度關係 39
圖3-5 商用Si 基和Al2O3 基纖維在短期（1～10h）高溫暴露後的室溫殘餘強度 40
圖3-6 氬氣中熱處理1h 後SiC 纖維的拉伸強度 41
圖3-7 氬氣中高溫暴露10h 後SiC 纖維的室溫拉伸強度 41
圖3-8 氬氣中1550℃（2822℉）老化10h 後，SiC 纖維拉伸強度 42
圖3-9 乾燥空氣中1400℃（2552℉）暴露10h 後SiC 纖維的拉伸強度 42
圖3-10 空氣中1000℃（1832℉）熱處理後SiC 纖維的拉伸強度 43
圖3-11 SiBN3C 表面上形成的氧化擴散阻擋層的結構 44
圖3-12 Si-C-O 纖維熱處理後溫度與電導率的關係 44
圖3-13 在Si-C 纖維中C/Si 摩爾比與電阻率的關係 45
圖3-14 聚合物衍生的SiC 纖維和其他多晶SiC 纖維與Al2O3 纖維1h 彎曲應力釋放率 46
圖3-15 空氣中（白色圖示）和氬氣中（黑色圖示）1200℃（2192℉）（三角形圖示）和1400℃（2552℉）（方形圖示）下的SiC 纖維斷裂強度 48
圖3-16 空氣中Hi-Nicalon 快速斷裂和斷裂強度熱活化圖 49
圖3-17 處理前SiC 纖維的平均強度熱活化圖 49
圖3-18 Nextel 610 和 Nextel 720 纖維單絲[熱標距=25mm（1in），總標距=220mm（8.8in）]測試溫度與拉伸強度關係 51
圖3-19 多晶Al2O3 基氧化物纖維在空氣中1090℃（1994℉）時的典型蠕變曲線 52
圖3-20 Nextel 720 蠕變速率與其他商用氧化物纖維比較曲線 53
圖3-21 通過限邊薄膜生長法（EFG）生成的定向凝固的共晶YAG/氧化鋁纖維、多晶氧化鋁基纖維和c 軸藍寶石纖維的1h 彎曲應力鬆弛率曲線 53
圖3-22 Nextel 610 纖維應力斷裂 54
圖3-23 多晶和單絲Al2O3 基纖維100h 的斷裂強度 55
圖3-24 標距～25mm（1in）時已生產Al2O3 基纖維的平均強度熱活化圖 55
圖3-25 Al2O3 纖維增強CMC 和先進超合金強度性能比較 57
圖4-1 聚合物前驅體法生產陶瓷纖維典型工藝流程 61
圖4-2 熱解工藝曲線 63
圖4-3 氧化物陶瓷纖維化學生產流程 66
圖4-4 乾法紡絲工藝圖 69
圖4-5 氧化鋁纖維DTA、DTGA、TGA 曲線 70
圖4-6 低的形核率導致產生大α-Al2O3 晶粒 72
圖4-7 Nextel 610 纖維由於使用了結核劑，晶粒尺寸很小 72
圖5-1 使用二維模型預測氧化鋁纖維的蠕變速率與縱橫比的函式關係 76
圖5-2 含體積分數5%的0.15μm（0.006mil）SiC 顆粒的Al2O3-SiC 納米複合材料和相同晶粒尺寸的未摻雜的Al2O3 的拉伸蠕變率 77
圖5-3 未摻雜氧化鋁和1000ppm Y2O3 摻雜的氧化鋁的穩態蠕變率 77
圖5-4 高倍二次離子質譜分析圖像顯示釔和鑭摻雜的氧化鋁中出現摻雜物偏析 78
圖6-1 CVI 法製造的Nicalon 纖維增強SiC 基複合材料的拉伸試驗結果 85
圖6-2 沿纖維末端暴露的單軸SiC/C/SiC 複合材料的纖維-塗層-基體界面的氧化過程的示意圖 85
圖6-3 纖維末端暴露的單軸SiC/C/SiC 複合材料的纖維塗層的氧化深度 86
圖6-4 熔融滲透法製備的Hi-Nicalon 纖維增強SiC-Si 基複合材料拉伸試驗結果為4:2 和4:4 纖維鋪層的結果，分別表示0°和90°方向的層數 87
圖6-5 具有BN 塗層的熱壓Nicalon 纖維增強玻璃陶瓷基複合材料的拉伸試驗結果 88
圖6-6 熔融滲透方法製造的Hi-Nicalon 纖維增強SiC-Si 基複合材料的塗層氧化深度 89
圖6-7 具有BN纖維塗層的熱壓SiC 纖維增強玻璃陶瓷基複合材料高溫大氣中[1200℃（2192℉），69MPa（10ksi），11725h]經拉伸應力斷裂實驗後的截面拋光照片 90
圖6-8 連續纖維增強陶瓷複合材料暴露在高於基體開裂強度的應力下的基體裂紋的示意圖 92
圖6-9 圖6-8 中橢圓區域中的裂紋-基體-纖維塗層區域的氧化進程示意圖 93
圖6-10 由鋁溶膠和Darvan C 混合物沉積製備的多孔氧化鋁纖維塗層 97
圖6-11 熱環境對0°/90°方向的全氧化物複合材料應力-應變行為的影響 99
圖6-12 Nextel 720 纖維增強鋁矽酸鈣玻璃陶瓷基複合材料在碳界面層氧化之後殘餘模量及基體到纖維的載荷傳遞 100
圖6-13 六方β-Al2O3 和磁鐵鉛礦結構在每種結構下面是沿c 軸方向的鏡面對稱旋轉 102
圖6-14 裂紋沿粗糙的黑鋁鈣石界面的基本晶面擴展的透射電鏡照片 104
圖6-15 裂紋沿氧化鋁-獨居石界面偏轉的掃描電鏡照片 105
圖6-16 沿白鎢礦-Nextel 610 界面脫黏的掃描電鏡和投射電鏡照片 107
圖6-17 不融合液相塗層技術的示意圖 108
圖6-18 不混液相技術沉積氧化物纖維塗層的實例 109
圖6-19 由雜凝聚技術在Nextel 720 纖維上沉積而成的LaPO4 塗層 110
圖7-1 製造成本的影響因素 116
圖7-2 纖維額外費用 119
圖7-3 纖維經濟指標與年產量的關係 122
資料
資料1-1 有損傷容限的陶瓷基複合材料 10
資料2-1 CMC 套用實例 19
