硅碳棒的断裂过程主要经历弹塑性变形、裂纹成核和裂纹扩展等阶段。从断裂力学角度出发，研究硅碳棒的裂纹扩展行为及断裂机理，采取某种增韧手段实现对裂纹扩展条件的控制，从而可以提高硅碳棒的韧性。目前，陶瓷基复合材料的增韧方法主要包括纤维增韧、晶须增韧和相变增韧等。硅碳棒最大的缺点就是脆性高，将高强度、高弹性模量的纤维引入陶瓷基体中，可以改善硅碳棒的脆性，提高其韧性。近几年，纤维增强陶瓷基硅碳棒复合材料的研究非常广泛，能用于增强陶瓷基硅碳棒复合材料的纤维种类较多，包括氧化铝纤维碳化硅纤维氮化硅纤维碳纤维等。研究了氧化铝纤维的加入对红柱石基硅碳棒复合材料的影响，结果表明:纤维含量为10%时，制品强度最高;1500℃烧后，氧化铝纤维与基质反应，纤维表面变得粗糙;添加硫酸铝可以提供活性氧化铝与基质中游离的二氧化硅反应生成莫来石，保护了氧化铝纤维，并与纤维交织成网状结构，进一步提高了制品的强度。利用FEG-SEM、声发射和强迫共振技术研究了氧化铝纤维增强莫来石硅碳棒复合材料在循环共振条件下的损伤断裂行为，结果发现，试样在室温下循环共振4.4X105次后以氧化铝纤维拔出的形式断裂;在1350℃下，氧化铝纤维与莫来石基质的界面形成玻璃相，使得纤维与基质的粘结力过大，从而无法通过拔出效应来吸收裂纹扩展的能量，使增韧效果减弱，试样循环共振4.1X105次后以氧化铝纤维断裂的形式断裂。研究了碳纤维的加入对铝碳耐火材料的影响，结果表明:碳纤维加入量为0.1%时，常温力学性能最好，碳纤维含量为1%时，高温抗折强度最大，达7.6MPa，且经化学镀Ni的碳纤维能进一步达到其增强增韧的效果;通过对断口形貌微观分析发现，由于碳纤维的桥接作用，使得裂纹扩展减缓，且大部分碳纤维拔出，少量碳纤维断裂，说明增韧机制主要为纤维拔出功消耗了裂纹扩展的能量。研究了铝碳耐火材料中碳纤维与树脂的结合情况和碳纤维表面物相及形貌变化，结果发现，1400℃(埋炭)处理后，碳纤维表面生成大量C-Si系物质，该物质使碳化硅晶须与碳纤维有更好的相容性，有利于提高试样的强度。通过建立数学模型计算了钢纤维拔出角度对拔出功的影响，并通过实验证明了钢纤维在浇注料中的倾斜角度会影响其增韧效果，其角度为30045。时，拔出功最大。陶瓷晶须是一种具有一定的长径比且缺陷极少的陶瓷小单晶，因而具有极高的比强度，其尺寸通常为直径0.31.Oum，长度30100um。因此，对于陶瓷基复合材料而言，陶瓷晶须是一种十分理想的的增韧剂。目前，陶瓷晶须常用的有SiC晶须，S13N4晶须晶须等，基体常用的由有莫来石、A123.5102.S13N4等。通过热压烧结法制备了S1C晶须增强ZrC陶瓷，研究发现了S1C晶须的加入能显著提高ZrC陶瓷的抗弯强度和断裂韧性，当SiC晶须为20vo1%时，试样抗弯强度达到626.17MPa，断裂韧性达到5.03Mpamlz。采用化学镀的方法在温度为45℃的弱碱环境中将a-Si3N4晶须表面镀了一层纳米级的Ni-P镀层，处理后的a-Si3N4晶须能得到镍层的有效保护，防止其在增强增韧硅碳棒过程中遭到破坏。通过外加晶须法制备了S1C晶须增韧氮化硅基硅碳棒复合材料，并研究了晶须取向与界面性质对硅碳棒复合材料性能的影响，结果表明:硅碳棒复合材料的抗弯强度与晶须强度、晶须取向、界面性质密切相关，晶须方向保持一致和晶须与基体界面弱连接均有利于提高材料的抗弯强度和断裂韧性。研究发现sic晶须能显著提高sic硅碳棒的断裂韧性。http://www.zbqunqiang.cn/