陶瓷基復合材料

CeramicMatrixComposites

課程代碼：07410171

學分：1.5

學時：24（其中：課堂教學學時：24實驗學時：上機學時：課程實踐學時：）

先修課程；復合材料與工程專業導論，復合材料原理，復合材料工藝，界面物理化

學

適用專業：材料科學與工程各專業

教材：陶瓷及其復合材料，李云凱，周張健主編，北京理工大學出版社，2007

第二版

開課學院：材料科學與工程學院

一、課程性質與課程目標

（-）課程性質

《陶瓷基復合材料》是復合材料與工程專業教學計劃中的專業選修課。本課程集中介紹陶

瓷基復合材料的界面類型、界面作用、界面優化和界面控制的基本理論和基本原理，突出介紹

了高性能陶瓷復合材料界面的最新理論和最新技術。陶瓷基復合材料的可設計性大，能滿足某

些對材料的特殊需求，特別是在航空航天技術領域的應用得到迅速發展。陶瓷基復合材料的研

究根本目的在于提高陶瓷材料的韌性，提高其可靠性，發揮陶瓷材料的優勢，擴大應用領域。

（二）課程目標

課程目標1：熟悉了解高性能陶瓷基復合材料設計、發展現狀和發展前景，掌握陶瓷材料的化

學鍵、晶體結構、微觀形貌、力學和熱學性能、陶瓷材料斷裂力學性能。

課程目標2：掌握高性能陶瓷基復合材料主要制備方法的基本原理和工藝特點，具有選擇以及

工藝分析的初步能力。

課程目標3：掌握陶瓷基復合材料的組成和工藝過程，了解陶瓷復合材料特點，熟悉增強體與

陶瓷基體之間的界面相對陶瓷復合材料性能的影響。

課程目標4：熟悉常用陶瓷基復合材料的工程制備成形方法和選用設計原則。

二、課程內容與教學要求

第一章

（-）課程內容

陶瓷的晶體結構，原子結合與化學鍵，陶瓷的晶體缺陷。

（-）教學要求

掌握原子之間的相互作用和結合形式；重點表征晶體結構的晶格常數、密勒指數等指標；

難點陶瓷的晶體缺陷類型。

第二章

（一）課程內容

陶瓷的顯微結構的定義和研究進展，陶瓷顯微結構的組成.

（二）教學要求

掌握顯微結構的研究進展和特點；重點了解顯微結構的組成0難點是掌握晶粒、晶界、玻璃相、

氣孔。

第三章

（一）課程內容

先進陶瓷原料的合成與處理，特種陶瓷原料的要求，超細粉體的合成，特種陶瓷粉體的性能評

價，原料的處理。

（二）教學要求

掌握超細粉體的合成方法，如固相法、液相法、氣相法；粉體的性能評價指標，重點是粒度與

粒度分布、形態及其填充特性、表面特性、團聚；難點是原料的處理包括細碎、預燒工藝過程要求。

第四章

（一）課程內容

陶瓷粉體的成型，陶爰的坯料制備，注漿成型，可塑成型，壓制成型，坯體的干燥,

（二）教學要求

掌握根據壞料的性能和含水量的不同而設計的三大陶瓷成型方法。重點是可塑法成型、

注漿法成型和干壓法成型，難點從產品的形狀、大小、產品質量要求、設備及經濟效果、坯料

性能等各方法來選擇成型方法。

第五章

（一）課程內容

特種陶瓷的燒結工藝過程，燒結的基本理論，與爆結基本方法。

（二）教學要求

掌握燒結過程的幾個階段、燒結過程中物質的傳遞、再結晶和晶粒長大、影響燒結的因

素。重點了解不同的燒結方法，包括固相燒結、液相燒結、真空燒結和無壓燒結等，難點掌握

強化燒結方法：反應燒結、氣氛壓力燒結、熱壓燒結、熱等靜壓、放電等離子燒結、微波燒結、

高溫自蔓延燒結、超高壓燒結。

第六章

（-）課程內容

陶瓷基復合材料的熱學性能：熱容量、熱傳導、熱膨脹、熱穩定性，陶瓷材料的強度特征：

抗彎強度，影響常溫強度的因素，陶瓷材料的高溫力學性能及影響因素。

（二）教學要求

掌握無機材料的熱學性能與無機材料的微觀結構之間的本質關系，了解陶瓷強度的特征

和抗彎強度。重點掌握影響常溫強度的因素：顯微結構和工藝因素。難點了解陶瓷材料高溫力

學性能，如高溫強度、高溫蠕變、陶瓷的超塑性等。

第七章

（一）課程內容

陶瓷基復合材料的增強體與基體材料。氧化鋁、氧化鉆、氧化鎂、氧化皺等四種氧化物陶瓷

和氮化物、碳化物、硼化物、二硅化鋁等四種非氧化物陶瓷，增強體的概念和分類，無機非金屬纖

維，金屬絲，有機纖維，晶須及顆粒增強物。

（二）教學要求

了解增強體的概念和分類，重點掌握碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮億硅纖維,

難點了解玻璃纖維的制造、結構和性能。

第八章

（一）課程內容

陶瓷基復合材料的界面及強韌化理論，復合材料界面的基本概念，界面模型和界面類型，對

界面的要求，陶瓷基復合材料的增韌及界面控制。

（二）教學要求

了解界面的定義、潤濕和結合的區別等：重點掌握界面模型和類型：對界面的要求，包括力

學要求、物理化學要求，難點是受力時的界面的力學環境等。

第九章

（-）課程內容

陶瓷材料復合新技術：原位復合技術，陶瓷基原位復合技術，自卷延復合技術，梯度復合技

術等。

（二）教學要求

了解陶瓷材料復合新技術的原理、工藝過程、技術優缺點、應用領域等，重點掌握陶瓷基原位

復合技術的原理，難點是掌握復合新技術工藝過程。

三、課程學時分配及教學方法:

章

教學形式及學時分配

（按序填寫）

課

主要教學方法支撐的課程目標

堂實上課程小

教驗機實踐計

學

第一章11多媒體課件教學1.2

陶驍的晶體結構

第二章陶瓷材料22多媒體課件教學1,2

的顯微結構

第三章先進陶瓷33多媒體課件教學2,3,4

原料的合成與處理

第四章陶瓷粉體33多媒體課件教學2,3,4

的成型

第五章特種陶瓷33多媒體課件教學1,3,4

的燒結

第六章陶瓷材料33多媒體課件教學1,2,4

的熱學性能與強度

第七章常見陶瓷33多媒體課件教學2,3

基體與增強體材料

第八章陶瓷基復33多媒體課件教學1,2,4

合材料的界面及強

韌化理論

第九章陶瓷材料33多媒體課件教學1,4

復合新技術

合計2424

四、課程考核

考核形式考核要求考核權重備注

課堂表現考勤全勤，回答問題正確10%

平時作業頁面工整，內容準確，共計5次20%

選題正確，內容符合要求，框架合

小論文70%

理，格式準確，措辭規范，

五、參考書目及學習資料

1，《陶瓷基復合材料導論》.賈成廠，李汶霞主編.冶金工業出版社.2002年第二版。

2,《先進結構陶瓷及其復合材料》，尹衍升主編，化學工業出版社,2006年第一版。

六、大綱說明

理論講授與多媒體教學相結合，采取課堂講授為主，老師與同學進行專題討論為輔。