晶須增強陶瓷無機纖維的制法

(1)從熔體中直接制造纖維的方法。這種方法是在電弧爐或電阻爐中將原料熔化后，再用橫向氣流吹絲制成纖維。玻璃纖維、硅酸鋁纖維即是用這一方法制取的。

(2)原料纖維熱分解的方法。例如，碳纖維材料就是用天然纖維或合成纖維（如聚丙烯腈）經過熱裂解后制得的。碳纖維的機械性質與熱裂解溫度密切相關，1500～1600℃進行熱裂解可達到強度的最大值。

(3)化學氣相沉積的方法(CVD法)。這種方法常用于制取碳化物、氮化物和硼纖維等材料。陶瓷材料在外加負荷作用下，容易在裂紋尖端處產生應力集中，并因裂紋迅速擴展，呈現(xiàn)脆性斷裂。而在纖維增強陶瓷復合材料中，主要載荷由增強纖維所承受，且當裂紋擴展遇到纖維時，纖維即可把剩余的能量吸收掉，阻止裂紋的延伸，從而提高了陶瓷基體的強度和韌性。

纖維增強復合材料可以看作是在基體相中均勻分布著多晶纖維或晶須。這類材料應用很廣，如塑料基復合材料（玻璃纖維增強尼龍、增強聚丙烯、增強苯乙烯等）。橡膠基復合材料（合成纖維或玻璃纖維增強橡膠等）和金屬基復合材料（硼纖維或碳纖維增強鋁等）。纖維（晶須）增強陶瓷復合材料則是同陶瓷作基體相的一種新型材料。如氮化物纖維增強氧化鋁、碳化硅連續(xù)纖維增強氮化硅、碳纖維增強氮化硅等復合材料。

無機纖維的性質和制法目前所用的無機纖維有多晶纖維、復合纖維和單晶纖維（即晶須）。它們是由高溫氧化物或難熔的非氧化合物組成的。多晶纖維有玻璃纖維、石英纖維、硅酸鋁纖維、碳素纖維、硼纖維、氧化物纖維、氮化物纖維和碳化物纖維等。復合纖維有SiC纖維、BC纖維，單晶纖維（晶須）是直徑僅為幾微米的單晶體，包括陶瓷晶須和金屬晶須。增強纖維材料應具有高的比強度和比彈性率。它們的性質與纖維材料的種類、晶體結構（單晶或多晶體）以及纖維的斷面積和長度等因素有關。

以晶須為增強體、陶瓷為基體，通過復合工藝制得的新型陶瓷材料。它既保留了陶瓷基體的主要特性,又通過晶須的增強增韌作用，改善了陶瓷基體的性能。材料可以用外加晶須與基體原料混合、成型、燒結而成(稱外加晶須補強陶瓷基復合材料)；也可以在一定溫度下熱處理，使坯體內部生長出晶須，然后燒結而成(稱原位生長晶須補強陶瓷基復合材料)，前一種工藝容易控制晶須含量，但難以清除晶須團聚現(xiàn)象，后者可以實現(xiàn)晶須均勻分布，但含量難以精確控制。合理的界面狀態(tài)有利于發(fā)揮晶須作用，獲得優(yōu)越性能。晶須增強陶瓷基材料比單一陶瓷材料性能好，但價格相對較高，主要用于國防工業(yè)航空航天以及精密機械零件等方面。

晶須增強陶瓷基復合材料的性能比短纖維增強陶瓷基復合材料優(yōu)越，它具有較好的斷裂韌性、優(yōu)異的耐高溫蠕變性能、均一的強度以及較高的耐磨損性和耐腐蝕性。但這類材料的斷裂韌性往往低于連續(xù)纖維增強的陶瓷基復合材料。碳化硅晶須的加入會使氮化硅的燒結變得更困難，引入燒結助劑后可改善其燒結性能，所得復合材料具有較高強度。但是燒結助劑在提高燒結性能的同時也帶來了副作用，形成了玻璃相，這種玻璃相在高溫下與晶須及基體間的結合強度都很低，且玻璃相本身的強度低，對晶須還有強烈的腐蝕作用，從而會造成晶須強度下降，因此對復合材料的高溫強度不利。一般情況下，該復合材料的強度和韌性隨碳化硅晶須含量的增加而提高。