赵赋等：原位转化C,/山，O,陶瓷基复合材料的冲蚀磨损 1601· 成新表面，冲击功一部分会转化为纤维拔出或脱粘后 长度，减少脆性剥落，减小冲蚀磨损率，提高材料抗冲 新表面的表面能，减少冲击功，降低裂纹的扩展速度与 蚀磨损性能 -34010.0kw119mm2006 -3400100ky121mm20 20 图10C,/A山，04在5.76ms1冲蚀速度时45°(a)和90°(b)冲角下冲蚀磨损形貌 Fig.10 Worn morphology of C/Al2 0 with impact angles of 45 (a)and 90 (b)at 5.76 m's- g3d0010k 10 OkV 12 4mm x1 00k Se 图11碳纤维在C/A2O3中增韧机理.(a)纤维桥连；(b)纤维脱粘 Fig.11 Toughened mechanisms of C/AlO by carbon fiber:(a)fiber bridging:(b)fiber debonding 256(9-10):867 3结论 WangZS.Current application status and prospects of lining mate- (1)随冲角增大，C,/AL,0,复合材料与AL,0,陶 rial of dense medium cyclone.Coal Prep Technol,2008(1):70 (王兆申.重介质旋流器内衬材料的应用现状及前景.选煤技 瓷的体积冲蚀率增加，并在90°冲角时达最大值.C,/ 术，2008(1)：70) A山，0，复合材料在高速90°冲角时的耐冲蚀磨损性能 4]Feng Y H,Deng J X,Shi P W.Study on the erosion wear of ce- 优于Al20,陶瓷. ramics.J Ceram,2002,23(3)169 (2)C,/AL,03复合材料与AL,03陶瓷的冲蚀磨损 (冯益华，邓建新，史佩伟.陶瓷材料冲蚀磨损的研究.陶瓷 机理都是材料受到冲蚀颗粒反复冲击后，表面产生裂 学报，2002,23(3)：169) [5]Cuo J K.The brittleness problem of ceramic material.J Fudan 纹、扩展交联后，发生颗粒剥落或片状剥落.A1,O,表 Univ Nat Sci,2003,42(6):822 面的孔洞缺陷会加剧材料的冲蚀，C/L,O,复合材料 (郭景坤.关于陶瓷材料的脆性问题.复旦学报（自然科学 中存在的纤维团聚区会导致材料冲蚀磨损率的增加. 版)，2003,42(6)：822) (3)C/AL,0,复合材料中，纤维对冲蚀磨损性能 6]He B L,Sun J.Progress in ceramic matrix composite toughening 的影响主要体现在对裂纹扩展的阻碍作用，即纤维桥 technology.Powder Metall Ind,2009,19(4):48 连及纤维脱粘吸收了促进裂纹扩展的冲击能量. (何柏林，孙佳.陶瓷基复合材料增韧技术的研究进展.粉末 治金工业，2009,19(4)：48) 参考文献 Zhang X H,Zhang J H,Liu C X.An overview and prospect of toughening research on alumina matrix ceramic material.J [1]Zhu Z B,Guo Z J,Liu Y,et al.The development and application Shangdong Univ Eng Sci,2004,34(5):14 of alumina ceramics.Ceramics,2003(1):5 (张希华，张建华，刘长霞.氧化铝基陶瓷材料增韧研究现状 (朱志斌，郭志军，刘英，等.氧化铝陶瓷的发展与应用.陶 及其发展方向.山东大学学报（工学版），2004,34(5)：14) 瓷，2003(1)：5) [8]Bakshi S R,Agarwal A.An analysis of the factors affecting Hsu S M,Shen M.Wear prediction of ceramics.Wear,2004, strengthening in carbon nanotube reinforced aluminum composites.赵 赋等: 原位转化 Cf /Al2O3 陶瓷基复合材料的冲蚀磨损 成新表面，冲击功一部分会转化为纤维拔出或脱粘后 新表面的表面能，减少冲击功，降低裂纹的扩展速度与 长度，减少脆性剥落，减小冲蚀磨损率，提高材料抗冲 蚀磨损性能． 图 10 Cf /Al2O3 在 5. 76 m·s － 1冲蚀速度时 45°( a) 和 90°( b) 冲角下冲蚀磨损形貌 Fig． 10 Worn morphology of Cf /Al2O3 with impact angles of 45° ( a) and 90° ( b) at 5. 76 m·s － 1 图 11 碳纤维在 Cf /Al2O3 中增韧机理． ( a) 纤维桥连; ( b) 纤维脱粘 Fig． 11 Toughened mechanisms of Cf /Al2O3 by carbon fiber: ( a) fiber bridging; ( b) fiber debonding 3 结论 ( 1) 随冲角增大，Cf /Al2O3 复合材料与 Al2O3 陶 瓷的体积冲蚀率增加，并在 90°冲角时达最大值． Cf / Al2O3 复合材料在高速 90°冲角时的耐冲蚀磨损性能 优于 Al2O3 陶瓷． ( 2) Cf /Al2O3 复合材料与 Al2O3 陶瓷的冲蚀磨损 机理都是材料受到冲蚀颗粒反复冲击后，表面产生裂 纹、扩展交联后，发生颗粒剥落或片状剥落． Al2O3 表 面的孔洞缺陷会加剧材料的冲蚀，Cf /Al2O3 复合材料 中存在的纤维团聚区会导致材料冲蚀磨损率的增加． ( 3) Cf /Al2O3 复合材料中，纤维对冲蚀磨损性能 的影响主要体现在对裂纹扩展的阻碍作用，即纤维桥 连及纤维脱粘吸收了促进裂纹扩展的冲击能量． 参 考 文 献 ［1］ Zhu Z B，Guo Z J，Liu Y，et al． The development and application of alumina ceramics． Ceramics，2003( 1) : 5 ( 朱志斌，郭志军，刘英，等． 氧化铝陶瓷的发展与应用． 陶 瓷，2003( 1) : 5) ［2］ Hsu S M，Shen M． Wear prediction of ceramics． Wear，2004， 256( 9 － 10) : 867 ［3］ Wang Z S． Current application status and prospects of lining mate￾rial of dense medium cyclone． Coal Prep Technol，2008( 1) : 70 ( 王兆申． 重介质旋流器内衬材料的应用现状及前景． 选煤技 术，2008( 1) : 70) ［4］ Feng Y H，Deng J X，Shi P W． Study on the erosion wear of ce￾ramics． J Ceram，2002，23( 3) : 169 ( 冯益华，邓建新，史佩伟． 陶瓷材料冲蚀磨损的研究． 陶瓷 学报，2002，23( 3) : 169) ［5］ Guo J K． The brittleness problem of ceramic material． J Fudan Univ Nat Sci，2003，42( 6) : 822 ( 郭景坤． 关于陶瓷材料的脆性问题． 复旦学报( 自然科学 版) ，2003，42( 6) : 822) ［6］ He B L，Sun J． Progress in ceramic matrix composite toughening technology． Powder Metall Ind，2009，19( 4) : 48 ( 何柏林，孙佳． 陶瓷基复合材料增韧技术的研究进展． 粉末 冶金工业，2009，19( 4) : 48) ［7］ Zhang X H，Zhang J H，Liu C X． An overview and prospect of toughening research on alumina matrix ceramic material． J Shangdong Univ Eng Sci，2004，34( 5) : 14 ( 张希华，张建华，刘长霞． 氧化铝基陶瓷材料增韧研究现状 及其发展方向． 山东大学学报( 工学版) ，2004，34( 5) : 14) ［8］ Bakshi S Ｒ，Agarwal A． An analysis of the factors affecting strengthening in carbon nanotube reinforced aluminum composites． ·1601·