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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