第1章　緒論

1.1　引言

現代復合材料的發展有60多年歷史，第一代復合材料的代表是玻璃鋼，即玻璃纖維增強塑料；第二代復合材料的代表是連續碳纖維增強樹脂，以及硼纖維增強樹脂；第三代復合材料包括高性能連續碳纖維和陶瓷纖維增強樹脂基、金屬基、金屬間化合物基、陶瓷基和碳基復合材料。

20世紀70年代初，Aveston［1］在連續纖維增強聚合物基復合材料（fiber reinforced polymer matrix composite，FRPMC）和纖維增強金屬基復合材料（fiber reinforced mental matrix composite，FRMMC）的基礎上，首次提出了連續纖維增強陶瓷基復合材料（fiber reinforced ceramic matrix composite，FRCMC）的概念，從而為高性能陶瓷材料的研究與發展開辟了一條嶄新途徑。70年代初期法國Bordeaux大學Naslain教授發明了化學氣相滲透（chemical vapor infiltration，CVI）制造連續纖維增韌碳化硅陶瓷基復合材料（ceramic matrix composite-SiC，CMC-SiC）的新方法并獲得專利，陶瓷基復合材料的制造取得重大突破，而后發展成產業化技術，美國購買了此項法國專利。

連續纖維增強陶瓷基復合材料（ceramic matrix composite，CMC）具有類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不會發生災難性損毀，還兼具陶瓷的密度低、強度高和優異高溫力學性能，在航空航天等高技術領域顯示出不可替代的優勢，在新能源等新興產業領域也具有廣泛應用前景。應用領域和服役環境不斷拓展，對陶瓷基復合材料的力學性能，尤其是強度、韌性和可靠性提出更高要求。因此，強韌化對復合材料的設計與制備具有重要理論意義和應用價值。

增強體、界面相、基體和涂層是構成復合材料的四要素，陶瓷基復合材料的強韌化就是指各要素對強韌性的影響及其機理，以及各要素的協同作用。此外，服役環境對CMC強韌性的變化有重要影響。因此，本書關注的是面向應用的陶瓷基復合材料強韌化基礎問題，涉及材料制備的各環節和服役環境的影響。故研究包括CMC的本征強韌性和環境強韌性。CMC的本征強韌性與構件的結構設計有關，而CMC的環境強韌性與構件服役環境的壽命設計有關。

本章將重點介紹陶瓷基復合材料面向應用的強韌化基礎與研究進展，以及存在的問題，并在此基礎上介紹本書的主要內容。