根據增強體的形態(tài)可將陶瓷基復合材料分為顆粒增強陶瓷基復合材料、纖維（晶須）增強陶瓷基復合材料、片材增強陶瓷基復合材料等。由于增強體直接關(guān)系到復合材料的性能特征，因此其制備也比陶瓷基體更為復雜、要求更高。陶瓷基復合材料的成功制備直接取決于高性能增強體如纖維等的成功制備。由于陶瓷基復合材料的增強體尤以纖維類(lèi)重要，本節將簡(jiǎn)述纖維（晶須）類(lèi)增強體制備技術(shù)的相關(guān)內容。
碳纖維及其預成型體的制備
碳纖維是由有機纖維經(jīng)固相反應轉變而成的纖維狀聚合物碳。含碳95%左右的稱(chēng)為碳纖維；含碳量99%左右的稱(chēng)為石墨纖維。碳纖維密度小，比強度、比模量大，耐熱性和耐腐蝕性好，成本低，批生產(chǎn)量大，是一類(lèi)極為重要的高性能增強體。
碳纖維主要的制備工藝是先驅體轉換法，即將有機纖維（原絲）經(jīng)過(guò)穩定化處理后，再在惰性氣氛的高溫下熱解碳化，形成碳纖維。制備碳纖維的主要原材料自聚丙烯腈(PAN)纖維、人造絲（黏膠纖維）、瀝青(pitch)等。碳纖維的制備一般都包括以下三個(gè)階段。
①穩定化處理又稱(chēng)不溶化處理或預氧化處理，目的是使原絲變?yōu)椴蝗懿蝗?，以防止往后?lái)的高溫處理中熔融或者粘連，通常在100- 300℃范圍內進(jìn)行。
②碳化熱處理 有機化合物在惰性氣氛中加熱到1000- 2000C時(shí)，非碳原子（氮、氧、氧等）將逐步被驅除，碳含量逐步增加，固相間發(fā)生一系列脫氫、環(huán)化、交聯(lián)和縮聚等化學(xué)反應，此階段稱(chēng)為脫碳過(guò)程，形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
③石墨化熱處理 當溫度升到2000- 3000℃時(shí)，非碳原子進(jìn)一步排除，反應形成的六角平面逐步增加，排列也較規則，取向度顯著(zhù)提高，由二維亂層石墨結構向三維自．序結構轉化，此階段稱(chēng)為石墨化過(guò)程，形成的石墨纖維彈性模量大大提高。該步驟不是每種碳纖維都必需的。
一般地，采用以上方法制備的碳纖維還需進(jìn)一步制備成為預成型體，尤其對于制備碳／碳復合材料，其增強體一般都是由碳纖維編織成的預成型體。預成型體足一個(gè)多孔體系，含有大量空隙。如三維碳／碳復合材料中常用的22-3結構的預成型體中的纖維含量?jì)H有40%，也就是說(shuō)其中空隙就占60%。
對于碳／碳復合材料，其預成型體可分為單向、二維和三維，甚至可以是多維方式（見(jiàn)圖5-3），大多采用編織方法制備。在制備圓桶、圓錐或圓柱等預成型體時(shí)需要采用計算機控制來(lái)進(jìn)行編織。
碳纖維主要的制備工藝是先驅體轉換法，即將有機纖維（原絲）經(jīng)過(guò)穩定化處理后，再在惰性氣氛的高溫下熱解碳化，形成碳纖維。制備碳纖維的主要原材料有聚丙烯腈(PAN)纖維、人造絲（黏膠纖維）、瀝青(pitch)等。碳纖維的制備一般都包括以下三個(gè)階段。
①穩定化處理又稱(chēng)不溶化處理或預氧化處理，目的是使原絲變?yōu)椴蝗懿蝗?，以防，止在后?lái)的高溫處理中熔融或者粘連，通常在100- 300℃范圍內進(jìn)行。
②碳化熱處理有機化合物在惰性氣氛中加熱到1000- 2000 C時(shí)，非碳原子（氮、氧、氧等）將逐步被驅除，碳含量逐步增加，固相間發(fā)生一系列脫氫、環(huán)化、交聯(lián)和縮聚等化學(xué)反應，此階段稱(chēng)為脫碳過(guò)程，形成由小的亂層石墨晶體組成的碳纖維。
③石墨化熱處理 當溫度升到2000- 3000℃時(shí)，非碳原子進(jìn)一步排除，反應形成的六角平面逐步增加，排列也較規則，取向度顯著(zhù)提高，由二維亂層石墨結構向三維宵序結構轉化，此階段稱(chēng)為石墨化過(guò)程，形成的石墨纖維彈性模量大大提高。陔步驟不是每種碳纖維都必需的。
一般地，采用以上方法制備的碳纖維還需進(jìn)一步制備成為預成型體，尤其對于制備碳／碳復合材料，其增強體一般都是由碳纖維編織成的預成型體。預成型體是一命多孑L體系，含有大量空隙。如三維碳／碳復合材料中常用的9 2—3結構的預成型體中的纖維含量?jì)H有40%．也就是說(shuō)其中空隙就占60%。
對于碳／碳復合材料，其預成型體可分為單向、二維和三維，甚至可以是多維方式，大多采用編織方法制備。在制備圓桶、圓錐或圓柱等預成型體時(shí)需要采用計算機控制來(lái)進(jìn)行編織。
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本文“先進(jìn)陶瓷復合材料增強體的制備”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2015-04-11 15:23:17
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