高分求关于材料的综述文章

关于陶瓷材料的综述，可以是关于它的发展，应用或者前景的，要原创的~~有什么看法都可以写，一小段也行~~~高分求

陶瓷材料综合性能优异,是21 世纪最有发展前途的材料之一,但脆性大、难加工限制了它的进一步广泛应用。
微裂纹扩展机制和弱界面的研究为陶瓷增韧补强提供了一定的理论指导,使各种保持卓越性能的可加工陶瓷的开发成
为可能。目前研究的可加工陶瓷主要有可加工玻璃陶瓷、层状结构陶瓷、多孔结构陶瓷、磷酸盐类陶瓷、纳米复相陶瓷等。
陶瓷材料的可加工性是材料许多基本属性的综合反映,硬度和断裂韧性起决定作用。从可加工机理、研究进展、性能评
估、发展前景等方面对可加工陶瓷进行了理论综述。

全文如下：

陶瓷材料因其优异的综合性能,已在许多领域获得广泛应用,成为21 世纪最有发展前途的材料之一;但
由于自身化学键及微观结构的特点,使得脆性大和难加工成为限制其更广泛应用的主要障碍。为了降低陶瓷
材料加工成本、提高效率、缓解对材料的损伤,人们在陶瓷的增韧补强方面进行了大量研究工作。
可加工陶瓷是指在室温下,用传统的加工方法和机械能够进行加工并保持一定尺寸公差,材料去除率和
表面粗糙度都能满足一定工程使用要求的陶瓷材料。通常对陶瓷的加工精度以加工后的表面粗糙度来评价,
要求加工后表面的粗糙度小于10 μm ;由于可加工陶瓷的加工费用低,日益受到人们的重视[ 1 ] 。

1 可加工陶瓷的加工机理
陶瓷的可加工性与其微观结构和材料去除形式密切相关,可根据陶瓷加工的材料去除原理,通过设计相
应的组分复合和热处理工艺,控制和调整陶瓷的显微结构及晶界应力,使陶瓷内部产生弱结合面来实现可加工性。
图1 含弱界面复合材料裂纹扩展模式
弱界面的存在能以类似裂纹
的能量耗散机制阻碍裂纹扩展,即
在载荷作用下,弱结合界面上会形
成微裂纹, 并沿弱界面发生偏转,
耗散裂纹扩展的能量使扩散终止;
当载荷继续上升时,在下层的弱结
合界面处将产生新临界裂纹再扩
展;如此反复,使裂纹成为跳跃式
阶梯状扩展,断裂渐次发生而非瞬间脆断,具有了像金属一样的预报失效作用,增强可加工性[ 2 ] 。含弱界面复
合材料中裂纹扩展模式如图1 所示,其中图1(a)为层状复合材料中的裂纹扩展模式;图1(b )为颗粒体系中
裂纹扩展模式。

2 可加工陶瓷及其制备技术

2.1 可加工玻璃陶瓷
B eall G H 、G rossm an D G 等[ 3 ] 研制出含云母相的可切削加工玻璃陶瓷,由小的晶须状或片状云母晶粒
均匀分散在玻璃基质中,使微裂纹主要沿云母玻璃弱界面和层状云母基面扩展,避免材料在加工过程中的宏
观断裂。云母属于层状结构硅酸盐矿物,容易发生解理,起到相当于微裂纹的作用,有很好的可加工性[ 4 ] 。由
碱土金属离子代替碱金属离子的含B a 云母玻璃陶瓷[ 5 ] 中,相互交错的云母体和“卷心菜”的组织特征使裂纹
扩展变得曲折,晶体的拔出和搭桥效应增大了裂纹的扩展阻力,可提高机械强度和可加工性能。现在可加工
玻璃陶瓷已到了应用阶段,但由于玻璃陶瓷内含有大量玻璃相, 使其应用温度受到限制, 一般不能超过
800 ℃; 而且高的热膨胀系数导致抗热震性能较差,力学性能也有待提高。

2.2 层状结构陶瓷
在脆性陶瓷材料中加入耐高温的软质材料,可制造出层状复合物以提高陶瓷的韧性。M n + 1 A X n 化合物
具有六边层状晶体结构,各向异性,可加工,同时具有高强度、高温延展性和良好的抗热震性[ 6 ] 。其中的典型
材料是T i3 SiC 2 ,通过T iC 八面体连接在一起,由大的片状的容易解理的晶粒组成,通过弱界面处多重能量吸
收机制来抵抗损坏。T i3 SiC 2 陶瓷耐氧化、耐腐蚀、弹性模量和断裂韧性高、抗热震性能好,有良好的导电导热
性能,又有很好的自润滑性和机械加工性能,在许多方面得到应用[ 7 ] 。

2.3 多孔结构陶瓷
多孔结构陶瓷具有较低的杨氏模量,可加工性能优良。一般而言,随着孔隙率的上升,材料的杨氏模量减
小,可加工性能提高,但抗弯强度呈指数下降。C hih iro K aw ai 等[ 8 ] 通过在烧结时有选择地生成柱状β-Si3 N 4
制备出了高强、高抗热震的S i3 N 4 多孔陶瓷材料,在孔隙率为38.3% 时,最大弯曲强度可达455 M P a ,且易
于加工。多孔结构陶瓷的孔隙率与材料力学性能的关系将成为今后研究的重点。

2.4 磷酸盐类陶瓷(氧化物陶瓷)
稀土磷酸盐与氧化物具有良好的化学相容性,可在晶面处形成弱界面,加工时在界面上形成微裂纹之间
的连接,稀土磷酸盐晶粒也会在加工过程中产生形变和微裂纹。D avis J B 等[ 9 ] 利用稀土磷酸盐与难熔氧化
物制备出具有弱结合界面的复相材料,使陶瓷的韧性提高,应变曲线呈现“广塑性”特性。刘家臣等[ 1 0 ] 在Z T A
陶瓷中引入C eP O 4 大幅度改善了材料的可加工性能。磷酸盐基生物陶瓷具有良好的生物相容性,但力学性
能不够理想,微观机理不够清楚,因此该体系的研究有待进一步的深入开展。

2.5 纳米复相陶瓷
纳米技术在陶瓷材料的增韧补强中取得了突破性的进展,纳米/纳米结构的复相陶瓷会获得许多新的性
能。日本学者在S i3 N 4 基体中加入六方B N 作为弥散相形成S i3 N 4 /B N 纳米复合粉末,利用热压烧结得到相
应的复相陶瓷,除强度和抗热震性得到提高外,可加工性也得到改善。李永利等[ 1 1 ] 以硼酸和尿素为B N 源成
功地制备出了纳米相均匀包裹的A l2 O 3 复合粉末,在1 700 ℃烧结可得到致密程度很高的纳米复相陶瓷,表
观气孔率接近于0,抗弯强度为446 M P a,易于加工。

综上所述,对各种可加工陶瓷的制备、典型材料以及目前研究中不够成熟之处总结见表1。
表1 各种可加工陶瓷的制备方法、典型材料及今后研究重点
可加工陶瓷种类制备方法典型材料所受限制及今后研究重点
可加工玻璃陶瓷烧结法、Sol-gel法、熔融法含B a 云母玻璃陶瓷使用温度一般不能超过800 ℃
层状结构陶瓷
化学气相沉积法、固相反应合成
法、脉冲电流烧结法等
M n + 1A X n 化合物石墨和六方B N
大多不可避免杂质相的存在,制
备工艺有待提高
多孔结构陶瓷有机泡沫浸制法、Sol-gel法等Si3 N 4 多孔陶瓷材料孔隙率与材料力学性能的关系
磷酸盐类陶瓷
压滤成型、热压烧结,活性热压烧
结法等
莫来石/L aP O 4 陶瓷
C e-Z rO 2 /C eP O 4 陶瓷
力学性能不够理想
纳米复相陶瓷
液相分散法、表面改性法、复合粉
末法、原位生长法等
Si3 N 4 /B N 纳米复相陶瓷纳米复合粉末的制备工艺不成熟

3 陶瓷材料可加工性的评估及表征
影响陶瓷材料可加工性的参数主要有硬度、断裂韧性、弹性模量、表面粗糙度、切削力、切削能、加工参数
和加工方法等。硬度和断裂韧性对陶瓷材料的可加工性起着决定作用,也是组分设计、性能优化的着眼点。通
常,塑性指数P 被用来表征材料抵抗变形和断裂的能力,P 值越小,材料的可加工性能越好;脆性指数B 也
可用来评价材料可加工性,B = 硬度/断裂韧性,材料脆性指数越高,可加工性能越差。
所设计制备的可加工陶瓷材料是否具备可加工性,最终仍需要通过机械加工来考察,通常用车削、切削、
磨削、钻削等机械加工的难易程度来定性表征;目前工程领域,主要是利用特殊材料的钻头及刀具对可加工
材料进行钻孔、切削、抛磨等,通过测定钻头等的进给速度和材料的表面光洁度来评价材料的可加工性
能[ 1 2 ] 。

4 发展前景
陶瓷材料具有优异的综合性能,但较大的脆性限制了它的广泛使用。可加工陶瓷的研究为陶瓷材料的发
展开辟了新的道路,近几十年来,陶瓷材料的韧性得到了极大提高,增韧方法也由最初的相变增韧、弥散增韧
发展到晶界工程、晶须、纤维增韧;不论是增韧机制研究还是制备技术都得到了长足的发展。可加工陶瓷的开
发受到诸多行业工作者的关注,纳米技术、梯度结构设计等思想的引入也必将推动其有更显著的进展。近年
来在非氧化物陶瓷和云母玻璃陶瓷的研究方面已取得了一定的进展,今后的研究重点将集中在陶瓷材料的
磨削去除机理、弱界面与材料缺陷作用的形式、各种加工技术工艺的优化、新方法新工艺的应用等方面。

如今的浙江绍兴地区在春秋时期是越国的地界。当年越王勾践做了吴王夫差的俘虏，勾践忍辱负重假意百般讨好夫差，方被放回越国。回国后勾践卧薪尝胆，发誓一定要使越国强大起来。传说勾践回国的第一年，越国碰上了罕见的荒年，百姓无粮可吃。为了和国人共渡难关，勾践亲自翻山越岭寻找可以食用的野菜。在三次亲口尝野菜中毒后，勾践终于发现了一种可以食用的野菜 　　。并且这种野菜生长能力特别强，总是割了又长，生生不息。于是，越国上下竟然靠着这小小的野菜渡过了难关。而当时挽救越国民众的那种野菜，因为有鱼腥味，便被勾践命名为鱼腥草。 　　鱼腥草别名侧耳根、猪鼻孔等，凉拌侧耳根是民间的一道传统佳肴。鱼腥草入药具有清热解毒、消痈排脓、利尿通淋的作用，在我国传统医学中具有较为广泛的应用。常与芦根、桔梗、瓜蒌等同用于肺痈吐脓（相当于现代医学讲的肺脓疡），痰热喘咳。用于热毒疮疡时，可与野菊花、蒲公英、金银花等同用，亦可单用鲜品捣烂外敷。若皮肤瘙痒，蚊虫叮咬，疔疖红肿痒痛，亦可单用本品制成搽剂，外涂患处（如《中国药物大全》提及的皮炎宁）。鱼腥草用于膀胱湿热，小便淋漓涩痛时，常与车前子、白茅根、海金砂等同用；亦可单用鱼腥草，不仅治疗热淋，尚可治疗白浊及白带。用于大肠湿热、泄泻痢疾时，多与黄连、黄柏、白头翁等配用，也可与山楂炭配伍，治疗热痢（相当于现代医学讲的细菌性痢疾）。 　　现代药理实验表明，本品具有抗菌、抗病毒、提高机体免疫力、利尿等作用。临床报道广泛用于治疗肺炎、咯血、上呼吸道感染、慢性支气管炎、百日咳、流感、肺脓疡、癌性胸水、感冒发烧、肺癌、宫颈糜烂、化脓性关节炎、习惯性便秘、急性细菌性痢疾、急性黄疸性肝炎、肾病综合征、单纯疱疹性角膜炎、鼻炎、化脓性中耳炎、流行性腮腺炎、丘疹状荨麻疹、慢性咽炎、肛肠病、前列腺炎、红斑狼疮、血管瘤、预防钩端螺旋体病等。 　　以鱼腥草为主要成分的常用中成药制剂有鱼腥草注射液，具有清热、解毒、利湿的作用，用于肺脓疡，痰热咳嗽，白带，尿路感染，痈疖等。又如复方鱼腥草片（由鱼腥草、黄芩、板蓝根、连翘组成）具有清热解毒的作用，用于外感风热引起咽喉疼痛、扁桃腺炎等。