先驱体法制备陶瓷基复合材料的工艺和性能优化

近年来发展起来的先驱体转化法在纤维增强陶瓷基复合材料的制备上得到了应用和较快地发展，由于该方法与其他方法相比具有独特的优点，成为纤维增强陶瓷基复合材料具有前途的制备方法。先驱体转化法除具备制备陶瓷材料的一般特点外，还具有以下特点^[1，106]：

1）先驱有机聚合物具有可设计性。能够对先驱有机聚合物的组成、结构进行设计与优化，从而实现对陶瓷基体材料的可设计性。

2）可对复合材料的增强体与基体实现理想的复合。在先驱有机聚合物转化成陶瓷的过程中，其结构经历了从有机线型结构到三维有机网络结构，再到三维无机网络结构，进而到陶瓷纳米微晶结构的转变，因而通过改变工艺条件对不同的转化阶段实施检测与控制，有可能获得陶瓷基体与增强体间的理想复合。

3）良好的工艺性。先驱有机聚合物具有树脂材料的一般共性，如可溶解、可熔融、可交联、固化等。利用这些特性，可以在陶瓷基复合材料制备的初始工序中借鉴与引用某些塑料和树脂基复合材料的成型工艺技术，再通过烧结制成陶瓷基复合材料的各种构件。它便于制备增强体为单向、二维或三维配置与分布的纤维增强复合材料。浸渍先驱有机聚合物的增强体预制件，在未烧结之前具有可加工性，通过车、削、磨、钻孔等机械加工技术能够方便地修整其形状和尺寸。(www.xing528.com)

4）高的陶瓷转化率。在单一的聚合物或多相的聚合物中浸渍，能得到组成均匀的单向或多相陶瓷基体，具有比CVI法更高的陶瓷转化率。

5）烧结温度低。先驱有机聚合物转化为陶瓷的烧结温度远远低于相同成分的陶瓷粉末烧结的温度。低温烧结有诸多优点，如：减小了对增强体的高温损伤（即减小了纤维的高温性能降级）和制件中的热应力，降低能耗，减小烧结中构件的变形从而提高成品合格率等。它们都将有利于提高制品性能和降低成本，甚至可望实现构件的净成型而不需后续加工。

该法的主要缺点在于：①致密周期较长，制品的孔隙率较高；②基体密度在裂解前后相差很大，致使基体的体积收缩很大（可达50%～70%）。由于增强材料的骨架牵制着基体的体积收缩，因而在基体内部容易产生裂纹和气孔，破坏了复合材料的整体性，并最终影响复合材料的性能。针对以上不足可以采取反复浸渍—裂解的方法，提高其致密性；也可以采取向先驱体中加入填料的方式，第二相物质不仅可以减少先驱体裂解时的收缩或者减少气体逸出而降低气孔含量，同时第二相物质也可起到增强增韧的作用。