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第1章 绪论 1

1.1 木质陶瓷概述 1

1.1.1 木质陶瓷的特性 2

1.1.2 木质陶瓷的制备 3

1.2 木质陶瓷复合材料 4

1.2.1 木质陶瓷复合材料的种类 4

1.2.2 木质陶瓷复合材料的合成工艺 5

1.3 层状陶瓷材料 6

1.3.1 层状陶瓷材料的特性 6

1.3.2 层状陶瓷材料的制备 6

1.3.3 层状陶瓷材料的应用 7

1.4 木质陶瓷的国内外研究动态 8

1.4.1 木质陶瓷的国内外研究状况 9

1.4.2 木质陶瓷复合材料的国内外研究状况 13

1.4.3 层状木质陶瓷的国内外研究现状 14

1.4.4 国内外的相关研究 14

参考文献 16

第2章 结构设计与工艺选择 20

2.1 层状陶瓷的增韧机理 20

2.2 薄木基层状木质陶瓷的结构设计 21

2.2.1 基体材料 21

2.2.2 界面分隔材料 21

2.2.3 基本结构设计 22

2.2.4 界面设计 22

2.2.5 结构模型 23

2.3 纤维增强层状木质陶瓷 24

2.3.1 纤维／树脂增强层状结构 24

2.3.2 碳纤维／玻璃碳增强层状结构 24

2.3.3 基材的选择 25

2.3.4 增强纤维的选择 25

2.3.5 热固性树脂的选择 26

2.4 烧结设备与工艺 26

2.4.1 工艺流程 26

2.4.2 烧结设备 29

2.5 工艺优化与方法 31

2.5.1 工艺优化 31

2.5.2 常用工艺优化方法 31

参考文献 34

第3章 性能测试与表征方法 36

3.1 基本结构 36

3.1.1 光学显微镜观测 36

3.1.2 电子显微镜观测 36

3.2 密度、体积收缩率、碳得率、孔隙结构测试 37

3.2.1 密度变化与显气孔率 37

3.2.2 体积收缩率与碳得率 38

3.2.3 孔隙结构特征与表征方法 39

3.3 物相构成 42

3.3.1 X射线衍射分析 42

3.3.2 拉曼光谱分析 44

3.3.3 红外光谱分析 44

3.4 界面结构 45

3.4.1 高分辨率透射电镜观测 45

3.4.2 X射线光电子能谱分析 46

3.5 力学性能测试 47

3.5.1 抗弯强度 47

3.5.2 抗压强度 47

3.5.3 拉伸强度 47

3.5.4 断裂韧性 48

3.5.5 摩擦性能 49

3.6 体积电阻率测试 50

3.6.1 万用表测试法 50

3.6.2 四探针测试法 50

参考文献 51

第4章 薄木基层状结构木质陶瓷 53

4.1 制备方法 53

4.1.1 PF树脂／薄木复合材料的制备 53

4.1.2 层状木质陶瓷的烧结 54

4.2 体积收缩率与碳得率 54

4.2.1 树脂含量的影响 54

4.2.2 组坯方式的影响 55

4.2.3 薄木厚度的影响 56

4.2.4 复合压力的影响 57

4.2.5 烧结温度的影响 57

4.2.6 升温速率的影响 58

4.3 基本结构及物相构成 59

4.3.1 基本结构及影响因素 59

4.3.2 物相构成 64

4.4 密度变化与孔隙结构 71

4.4.1 影响因素 71

4.4.2 孔隙结构及表征 76

4.5 体积电阻率与导电分析 84

4.5.1 体积电阻率 84

4.5.2 导电分析 87

4.5.3 导电模型 88

4.6 基本力学性能与分析 88

4.6.1 抗弯强度及影响因素 88

4.6.2 抗压强度及影响因素 91

4.6.3 摩擦力 92

4.6.4 黏附力 93

4.6.5 质量磨损 95

4.6.6 摩擦系数 96

4.7 摩擦界面分析 97

4.7.1 树脂含量的影响 97

4.7.2 烧结温度的影响 97

4.8 断裂韧性与结构模 98

4.8.1 断裂韧性影响因素 99

4.8.2 结构模型 101

参考文献 103

第5章 碳纤维增强层状结构木质陶瓷 106

5.1 概述 106

5.2 基本结构与技术路线 106

5.2.1 增强型层状结构设计 106

5.2.2 技术路线 107

5.3 基体材料的准备 107

5.3.1 液化木材的准备 107

5.3.2 单片基体材料的制备 107

5.3.3 基本性能与影响因素 109

5.3.4 工艺因素对抗弯强度的影响 111

5.3.5 制备工艺优化 112

5.3.6 工艺因素与基本结构 115

5.4 增强型层状木质陶瓷的制备 120

5.4.1 玻璃碳源的选择与制备 120

5.4.2 增强纤维的选择与处理 120

5.4.3 复合与烧结工艺 121

5.5 增强型层状木质陶瓷的基本结构 122

5.5.1 层状结构 122

5.5.2 微观结构 123

5.5.3 界面结构 123

5.6 基本力学性能 125

5.6.1 抗弯强度与弹性模量 126

5.6.2 抗压强度 126

5.6.3 抗拉强度 127

5.6.4 断裂韧性 128

5.6.5 摩擦性能 129

参考文献 131

第6章 界面结构与力学行为分析 133

6.1 界面结构 133

6.1.1 基体中的界面 133

6.1.2 增强材料与基体间的界面 135

6.1.3 界面区物相构成与演变 135

6.2 界面结构模型与数字模拟 138

6.2.1 界面结构模型 138

6.2.2 数字模拟 139

6.3 力学行为分析 140

6.3.1 基于层状结构的断裂行为 140

6.3.2 薄木基层状结构木质陶瓷的断裂行为 141

6.3.3 纤维增强层状结构的断裂行为 143

6.3.4 断裂行为分析 147

参考文献 148

第7章 碳基层状结构复合木质陶瓷 150

7.1 木基SiC/C层状复合材料 150

7.1.1 制备基础 150

7.1.2 制备方法 151

7.1.3 反应原理 151

7.1.4 性能检测 152

7.2 木基SiO 2/SiC/C层状复合材料 153

7.2.1 制备方法 154

7.2.2 性能分析 154

7.3 碳基金属木质陶瓷 156

7.3.1 TiC/C木质陶瓷 156

7.3.2 TiN/C木质陶瓷 156

参考文献 159

致谢 161