1。2  陶瓷基复合材料

现代陶瓷按照组成分可以分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷[3]。按照陶瓷本身的性能 及在工程上的应用，又可以分为结构陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷指的是将电、光、磁、 热、化学和生物等信息的检测、转化、传输、储存作为主要特征的介质材料[4]，比如铁 电、压电、热释电和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。结构陶瓷是以硬度、刚度、强度、 耐磨性、韧性、疲劳强度等力学性能为特征的材料。目前应用比较多的结构陶瓷有氮化 硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)以及部分比较稳定的氧化锆(ZrO2)陶瓷。陶瓷由

于其化学键的特点，脆性大，强度较为分散，抗冷热冲击的能力差，因此对于形状复杂、

尺寸大的制件的制作和加工较为困难，从而限制了它的应用范围。 金属陶瓷指的是用粉末冶金方法制备的，由陶瓷相和金属相组成的复合材料，硬质

合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，硬 质合金和金属陶瓷之间没有特别严格的界限区分，一般情况下会把用 Ni 和 Co 粘结的 WC 基复合材料称为硬质合金，而用 Ni、Co 粘结起来的的 TiC 和 TiN 基复合材料则称 为金属陶瓷[5]。但是所以很多时候硬质合金和金属陶瓷这两个名称是被混用的。

1。2。1  陶瓷基复合材料的发展

从 70 年代初开始，英国原子能研究中心材料发展部的 D。C。Phillips、A。Briggs、 R。A。J。Sambell 等人曾经对氧化镁、碳纤维增强氧化铝、碱玻璃及和硼硅酸盐玻璃进行了 试验研究。从实验中得出：原来强度为 100MPa 的陶瓷材料，在它的碳纤维增强后，其 材料的强度可提高到 680MPa，并且可以使它的表征材料韧性的断裂功增加了三个数量 级，由未增强时的 3J/m2 提高到了 3×103J/m2。西德在 1974 年也开始了对于特殊陶瓷及 其复合材料的研究，KARLSRUHE 大学化工研究所以 Prof。Fitzer 为首，也系统地研究了 CF/SiO2、SF/SiO2、CF/SiC、CF/Al2O3 等材料的连接。日本从 1978 年起制定了关于陶 瓷连接的长期发展规划并且积极投入了研究。目前，已经有很多所研究所将近 400 名科 学家致力于这个领域，一些工业实验室每年都要花费上百万美元作为陶瓷课题的经费。 现在，日本已生产出全陶瓷汽车用柴油机，如京都陶瓷公司制造的 2。8 升陶瓷柴油机， 其燃烧室、排气门和阀门等全用陶瓷制造，预计燃料消耗可减少 30%，热效率可提高 50%[6]。

美国能源部从 1987 年开始进行了对陶瓷基复合材料的研究与开发，国防部和宇航

局(NASA)等重要单位也投入大量人力和经费[7]，美国投入陶瓷基复合材料应用研究的 经费在一年里最高曾达到了 3500 万美元。近年来美国国防部一直把这项技术列入重点 投资项目，在迪拉瓦等一些高等学校和杜邦等一批大公司中集中力量研究三维编织增强 陶瓷的热结构件。至今，SiCf/SiC 连接的研究得到了很好成果，并且已经投入应用。NASA

开展了陶瓷燃气轮发动机(AGT)研究课题，该课题研制的转子、叶片、燃烧室涡形管等 均已通过热试验，开始逐步投入应用中；法国 SEP 公司制成的 SCD－SEP 火箭试验发 动机成功通过了点火试车，由于该发动机使用了陶瓷基复合材料，其结构减轻了 50%。 当前，世界各国都在着重研究各种陶瓷基复合材料与轻金属的连接技术，追求在低成本 低消耗的条件下获得更高的材料性能[8]。

1。2。2 Ti(C,N)陶瓷

Ti(C,N)基金属陶瓷是在 TiC 基金属陶瓷和的 WC 硬质合金基础上逐渐发展起来的一 种新型金属陶瓷[9]。相对于 WC 基硬质合金，Ti(C,N)基金属陶瓷的密度更低，硬度更高， 切削时能抗扩散磨损及抗粘结磨损，对钢的摩擦系数也更小，具有良好的红硬性。因此 Ti(C,N)基金属陶瓷也渐渐的取代了 WC 基硬质合金材料[10]，从而填补了陶瓷和 WC 硬 质合金之间的空白。与 TiC 基金属陶瓷相比，Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结组织更为细微， 高温下，Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度、断裂强度、热导率和力学性能都优于 TiC 基金属 陶瓷，在高温下的增重也比 TiC 基金属陶瓷要少。