【環(huán)氧板】材料的熱穩(wěn)定性

盡管陶瓷材料在拉伸載荷下十分脆弱，但它卻擁有良好的抗壓性能，這種差異與兩種載荷方式下材料中的應(yīng)力性質(zhì)及裂紋的萌生和擴(kuò)展方式有關(guān)。展示了陶瓷材料在拉伸和壓縮試驗(yàn)下典型的應(yīng)力-應(yīng)變行為。拉伸時(shí)，試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)與壓縮時(shí)的曲線(xiàn)重合,試樣經(jīng)歷較小的彈性變形即發(fā)生斷裂，而壓縮斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率則遠(yuǎn)大于拉伸載荷下的相應(yīng)值(通常，陶瓷的抗壓強(qiáng)度可達(dá)抗拉強(qiáng)度的9倍左右)。在壓縮載荷下，裂紋的擴(kuò)展路徑與加載方向大致同向，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至材料表面時(shí),試樣會(huì)發(fā)生剝落,造成應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)后半段的波動(dòng)。

環(huán)氧板材料的熱穩(wěn)定性和抗蠕變性良好，具有很高的使用溫度上限。典型的鎳基高溫合金的使用溫度上限為1 100 C左右，而某些陶瓷則可以在1 500 C下使用。

抗熱震性是陶瓷材料在高溫下使用時(shí)需要考慮的問(wèn)題。由于陶瓷材料固有的脆性,熱沖擊是材料發(fā)生破壞的重要原因之一。

非氧化物陶瓷包括碳化物、確化物、氮化物陶瓷等。它們往往具有強(qiáng)烈的鍵合.熔點(diǎn)極高，原子擴(kuò)散系數(shù)低高溫性能良好。然而，這些性質(zhì)也使得非氧化物陶瓷難以燒結(jié),在制備工藝上較為復(fù)雜。此外，抗氧化性是非氧化物陶瓷在高溫、氧化性氣氛下長(zhǎng)期使用時(shí)需要考慮的

1.碳化硅

碳化硅(SiC)是綜合性能最為優(yōu)異的非氧化物陶瓷之- ,在環(huán)氧板材料中應(yīng)用廣泛。迄今為止,已報(bào)道的sic多型(polytype)有200多種。這些多型又可以分為立方(C)、六方(H)、菱形(R)等類(lèi)。其中閃鋅礦結(jié)構(gòu)的3C- SiC是結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的一一種(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4- 7),空間群為F43m。3C- SiC-般又稱(chēng)為β- SiC,除此之外的其他SiC都統(tǒng)稱(chēng)為a- SiC。

β- SiC晶胞由硅碳四面體構(gòu)成。硅原子在晶格中占據(jù)8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心位置,碳原子則占據(jù)4個(gè)四面體間隙位置，它可以看作是由面心立方的硅晶格和面心立方的碳晶格錯(cuò)位嵌套而成的。β-SiC的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石,Si-C原子間屬共價(jià)鍵強(qiáng)結(jié)合，因而表現(xiàn)出很高的硬度(其硬度僅次于金剛石)。β-SiC 具有低密度、高比模量、高比強(qiáng)度等優(yōu)異特征，具有較好的熱穩(wěn)定性(2373 K左右開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)閍- SiC,沒(méi)有熔點(diǎn),在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下、3000K以上氣化)以及耐腐蝕性,因而可以認(rèn)為β一sic陶瓷是作為高溫結(jié)構(gòu)材料的最有希望的材料之一。

模壓成型又稱(chēng)為壓制成型，是將纖維預(yù)浸料等置于模型腔內(nèi)，借助壓力和熱量的作用，使物料熔化充滿(mǎn)型腔,形成與型腔相同的制品。然后經(jīng)過(guò)加熱使其固化，冷卻后脫模，便制得模壓制品。

模壓成型工藝適用于酚醛、脲醛、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯和有機(jī)硅等熱固性樹(shù)脂以及某些熱塑性樹(shù)脂制品的加工生產(chǎn)。模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為以下幾種1(1)纖維料模壓法，是將經(jīng)預(yù)浸的纖維狀模壓料放置于金屬模具內(nèi),在一定的溫度和壓力下成型、制備樹(shù)脂基環(huán)氧板材料的方法。該方法簡(jiǎn)便易行,用途廣泛。

(2)碎布料模壓法,是將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其他織物，如碳布麻布、有機(jī)纖維布、石棉布成棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫、加壓成型為環(huán)氧板材料制品的方法。

(3)織物模壓法,是將預(yù)織成所需形狀的2維或3維織物浸漬樹(shù)脂膠液，然后放入金屬模具中加熱、加壓成型為環(huán)氧板材料制品的方法。

(4)片狀塑料模壓法,是將片狀塑料片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱、加壓成型制品片狀塑料。

(5)預(yù)成型坯料模壓法,是先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯料,將其放入金屬模具中，然后向模具中注人配制好的黏結(jié)劑(樹(shù)脂混合物)，在- -定的溫度和壓力下成型為樹(shù)脂基環(huán)氧板材料制品的方法。

(6)層壓模壓法，是將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其他縱物，裁剪成所儒的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型樹(shù)脂基環(huán)氧板材料制品的方法。