在陶瓷材料中加入第二相纖維製成的複合材料是纖維增強陶瓷基複合材料，這是改善陶瓷材料韌性酌重要手段，按纖維排布方式的不同，又可將其分為單向排布長纖維複合材料和多向排布纖維複合材料。單向排布纖維增韌陶瓷基複合材料的顯著特點是它具有各向異性，即沿纖維長度方向上的縱向效能要大大高於其橫向效能。在這種材料中，當裂紋擴充套件遇到纖維時會受阻．這樣要使裂紋進一步擴充套件就必須提高外加應力。
圖7—15為這一過程的示意圖。當外加應力進一步提高時．由於基體與纖維間的介面的離解，同時又由於纖維的強度高於基體的強度，從而使纖維可以從基體中拔出。當拔出的長度達到某一臨界值時，會使纖維發生斷裂。
因此裂紋的擴充套件必須克服出於纖維的加入而產生的拔出功和纖維斷裂功，這使得材料的斷裂更為困難．從而起到了增韌的作用。實際材料斷裂過程中，纖維的斷裂並非發生在同一裂紋平面，這樣主裂紋還將沿纖維斷裂位置的不同而發生裂紋轉向。這也同樣會使裂紋的擴充套件阻力增加，從而使韌性進—步提高。
表7，5則給出r c纖維增韌5、n4複合材料的效能。從中可見，複合材料納韌性已達到了相當高的程度。
長纖維增韌陶瓷基複合材料雖然效能優越但它的製備工藝複雜，而且纖維在基體中不易分布均勻。因此，近年來又發展了短纖維、晶須及顆粒增韌陶瓷基複合材料。由於晶須的尺寸很小，從客觀上看與粉末一樣，因此在製備複合材料時只須將晶須分散後與基體粉末混合均勻、然後對混好的粉末進行熱壓燒結，即可制得緻密的晶須增韌陶瓷基複合材料。
目前常用的是sic和a12o3晶須．常用的基體則為a1203，5i02，5i3n4莫來石等。晶須增韌陶瓷基複合材料的效能與基體和晶須的選擇，晶須的含量及分布等因素有關。由於晶須具有長徑比，因此當其含量較高時，因其橋架效應而使緻密化變得因難，從而引起了密度的下降並導致效能的下降。
為了克服這一弱點，可採用顆粒來代替晶須製成複合材料，這種複合材料在原料的混合均勻化及燒結緻密化方面均比晶須增強陶瓷基複合材料要容易。當所用的顆粒為5ic．t1c時，基體材料採用最多的是a1：01眾、n4。
目前這些複合材料已廣泛用來製造刀具。
陶瓷基複合材料的發展速度遠不如聚合物基和金屬基複合材料那麼，原因有二：一是高溫增強材料出現的較晚，如sic纖維和晶須是七十年代後出現的新材料，二是陶瓷基複合材料的製造過程及製品都涉及到高溫，製備工藝較為複雜，而且由於陶瓷基體與增強材料的熱膨脹係數的差異，在製備過程中以及在之後的使用過程中易產生熱應力。此外，發展陶瓷基複合材料的成本昂貴，因此它的發展遇到了比其它複合材料更大的困難。
至今，陶瓷基複合材料的研究還處於較初級階段，我國對陶瓷基複合材料的研究則剛剛起步。
1.2 cmc製備工藝
1.2.1纖維增強陶瓷基複合材料的加工與製備
纖維增強陶瓷基複合材料的效能取決於多種因素，如基體緻密程度、纖維的氧化損傷、以及介面結合效果等，都與其製備和加工工藝有關。目前採用的纖維增強陶瓷基複合材料的製備工藝有熱壓燒結法和浸漬法。
熱壓燒結法是將長纖維切短(『3mm)，然後分散並與基體粉末混合，再用熱壓燒結的方法就可製備高效能的複合材料，種短纖紙增強體在與基體粉末說合時取向是無序的，但在冷壓成型及熱壓燒結的過程巾，短纖維由於基體壓實與緻密化過程中沿壓力方向轉動，所以導致了在最終制得的複合材料中，矩纖維沿加壓面擇優取問，這也就產生了材料效能在一定程度的各向異性。這種方法纖維與基體之間的結合較好，是目前採用較多的方法。
浸漬法這種方法適用於長纖維。首先把纖維編織成所需形狀，然後用陶瓷泥漿浸漬，乾燥後進行燒結。這種方法的優點是纖維取向可自由調節，可對纖維進行單向排布及多問排布等。
缺點則是不能製造大尺寸的製品，所得製品的致密度較低。
氧化鋯纖維增強氧化鋯就是把用氧化釔穩定了的氧化鋯纖維或織物用澆注和熱壓的方法與氧化鋯復合，在1200y址行燒結來製備穩定性很高的複合材料。該材料的彎曲強度可達140—210mpa，在21(my—1900y的溫僅區間內反覆進行熱迴圈時沒有發現問題。這種複合材料特別適合於耐高溫隔熱材料和耐高溫防腐材料。
1.2.2晶須與顆粒增韌陶瓷基複合材料的加工與製備
晶須與顆粒的尺寸均很小，只是幾何形狀上有些區別，州它們進行增韌的陶瓷基複合材料的製造工藝是基本相同的。這種複合材料的製備工藝比長纖維複合材料簡便很多。所用裝置也不需要像長纖維複合材料那樣的纖維纏繞或編織用的複雜裝置，基本上是採用粉末冶金方法，只需將晶須或顆粒分散後與基體粉末混合均勻，再用熱壓燒結的方法即可制得高效能的複合材料。
與陶瓷材料相似，這種複合材料的製造工藝也可大致分為配料一『成型—一』燒結一精加工等步驟。
高效能的陶進基複合材料應具有均質、孔隙少的微觀組織。必須首先嚴格挑選原料。把幾種原料粉末混合配成壞料的方法可分為乾法和濕法兩種。混合裝置一般採用專用球磨機。
混好後的料漿在成型時乾燥粉料充入型模內，加壓後即可成型。通常有金屆模成型法和橡皮模成型法。金屬模成型法具有裝置簡單，成型成本低廉的優點，適用於形狀比較簡單的製件。
採用橡皮模成型法是用靜水壓從各個方向均勻加壓於橡皮模來成型，故不會發生像金屬模成型那樣的生坯密度不均勻和具有方向性之類的問題。適合於批量生產。另一種成型法為注射成型法，僅從成型過程上講，與塑料的注射成型過程相類似。
再有一種成型法為擠壓成型法。這種方法是把料漿放人壓濾機內擠出水分，形成塊狀後、從安裝各種擠形口的真空擠出成型機擠出成型的方法，它適用於斷面形狀簡單的長條形坯件的成型。
從生坯中除去粘合劑形成的陶瓷素坯燒結成緻密製品過程為燒結工序。為了燒結，必須有專門的燒結爐。燒結爐的種類繁多，拉其功能進行劃分可分為間歇式和連續式。
除此外，陶瓷基複合材料的製備還有溶膠凝膠法、直接氧化法等，新近發展起來的製備陶瓷基複合材料的方法還有聚合物先驅體熱解工藝、原位工藝等。
1.3 cmc介面
與其他複合材料相類似、在陶瓷基複合材料中，介面的效能也直接與材料的效能相關。一般說來，陶瓷基複合材料介面可分為兩大類：無反應介面和有反應層。
無反應介面中的增強相與基體直接結合形成原子鍵合的共格介面或半共格界向，有時也形成非共格介面。這種界介面結合較強，因此對提高複合材料的強度有利。
有反應介面則是在增韌體與基體之間形成一層中間反應層，中間層將基體與增韌體結合起來。這種介面層一般都是低熔點的非晶相，因此它有利於複合材料的緻密化。在這種介面上。
增韌相與基體無固定的取向關係。對於這種介面，可通過介面反應來控制介面非晶層的厚度，並可通過對晶須表面塗層處理或加入不同介面層形成物質控制反應層的強度，從而適當控制介面結合強度使複合材料獲得預期的效能，但非晶層的存在對材料的高溫效能不利。
介面的性質還直接影響了陶瓷基複合材料的強韌化機理。以晶須增強陶瓷基複合材料為例，晶須增強陶瓷基複合材料的強韌化機理與纖維增強陶瓷基複合材料大致相同，主要是靠晶須的拔出橋接與裂紋的轉向機制對強度和韌性的提高產生突出貢獻。晶須的拔出程度存在乙個臨界使值，當晶須的某一端距主裂紋距離小於這一臨界值時，則晶須從此端拔出，此時的拔出長度小於臨界拔出長度值；如果晶須的兩端到主裂紋的距離均大於臨界拔出長度時，晶須在拔出過程中產生斷裂，斷裂長度仍小於臨界拔出長度值；介面結合強度直接影響複合材料的韌化機制與韌化效果。
介面強度過高，晶須將與基體一起斷裂。限制了晶須的拔出，因而也就減小了品須拔出機制對韌性的貢獻。但另一方面，介面強度的提高有利於載荷轉移，因而提高了強化效果。
介面強度過低、則使晶須的拔出功減小，這對韌化和強化都不利，因此介面強度存在乙個最佳值。
圖7—27為5zcw／zio，材料的載荷—位移曲線、可以看出有明顯的鋸齒效應，這是晶須拔出橋接機制作用的結果。
1.4 cmc效能與應用
陶瓷材料具有耐高溫、高強度、高硬度及耐腐蝕性好等特點，但其脆性大的弱點限制了它的廣泛應用。隨著現代高科技的迅猛發展．要求材料能在更高的溫度下保持優良的綜合性能。陶瓷基複合材料可較好地滿足這一要求。
陶瓷基複合材料已實用化或即將實用化的領域包括：刀具、滑動構件、航空航天構件、發動機製件、能源構件等。法國已將長纖維增強族化矽複合材料應用於製作超高速列車的制動件．而且取得了傳統的制動件所無法比擬的優異的磨擦磨損特性、取得了滿意的應用效果。
在航空航天領域，用陶瓷基複合材料製作的飛彈的頭錐、火箭的噴管、太空梭的結構件等也收到了良好的效果。
熱機的迴圈壓力和迴圈氣體的溫度越高，其熱效率也就越高。現在普遍使用的燃氣輪機高溫部件還是鎳基合金或鈷基合金，它可使汽輪機的進口溫度高達1400y，但這些合金的耐高溫極限受到了其熔點的限制，因此採用陶瓷材料來代替高溫臺金已成了目前研究的乙個重點內容。為此，美國能源部和宇航局開展了agt(先進的燃氣輪機)loo、101、cate(陶瓷在渦輪發動機中的應用)等計畫。
德國、瑞典等國也進行了研究開發。這個取代現用耐熱合金的應用技術是難度很高的陶瓷應用技術，也可以說是這方面的最終日標。目前看來，要實現這一日標還有相當大的難度。
對於陶瓷材料的應用來說，雖然人們已開始對陶瓷基複合材料的結構、效能及製造技術等問題進行科學系統的研究，但這其中還有許多尚未研究情楚的問題，還需要陶瓷專家們對理論問題進一步研究。此外，陶瓷的製備過程是乙個十分複雜的工藝過程，其品質影響因素眾多，如何進一步穩定陶資助製造工藝，提高產品的可靠性與一致性，則是進一步擴大陶瓷應用範圍所面臨的問題。
新型材料的開發與應用已成為當今科技進步的乙個重要標誌，陶瓷基複合材料正以其優良的效能引起人們的重視，可以預見，隨著對其理論問題的不斷深入研究和製備技術的不斷開發與完善，它的應用範圍定格不斷擴大，它的應用前景是十分光明的。
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