第1章　绪论

1.1　引言

现代复合材料的发展有60多年历史，第一代复合材料的代表是玻璃钢，即玻璃纤维增强塑料；第二代复合材料的代表是连续碳纤维增强树脂，以及硼纤维增强树脂；第三代复合材料包括高性能连续碳纤维和陶瓷纤维增强树脂基、金属基、金属间化合物基、陶瓷基和碳基复合材料。

20世纪70年代初，Aveston［1］在连续纤维增强聚合物基复合材料（fiber reinforced polymer matrix composite，FRPMC）和纤维增强金属基复合材料（fiber reinforced mental matrix composite，FRMMC）的基础上，首次提出了连续纤维增强陶瓷基复合材料（fiber reinforced ceramic matrix composite，FRCMC）的概念，从而为高性能陶瓷材料的研究与发展开辟了一条崭新途径。70年代初期法国Bordeaux大学Naslain教授发明了化学气相渗透（chemical vapor infiltration，CVI）制造连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite-SiC，CMC-SiC）的新方法并获得专利，陶瓷基复合材料的制造取得重大突破，而后发展成产业化技术，美国购买了此项法国专利。

连续纤维增强陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite，CMC）具有类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不会发生灾难性损毁，还兼具陶瓷的密度低、强度高和优异高温力学性能，在航空航天等高技术领域显示出不可替代的优势，在新能源等新兴产业领域也具有广泛应用前景。应用领域和服役环境不断拓展，对陶瓷基复合材料的力学性能，尤其是强度、韧性和可靠性提出更高要求。因此，强韧化对复合材料的设计与制备具有重要理论意义和应用价值。

增强体、界面相、基体和涂层是构成复合材料的四要素，陶瓷基复合材料的强韧化就是指各要素对强韧性的影响及其机理，以及各要素的协同作用。此外，服役环境对CMC强韧性的变化有重要影响。因此，本书关注的是面向应用的陶瓷基复合材料强韧化基础问题，涉及材料制备的各环节和服役环境的影响。故研究包括CMC的本征强韧性和环境强韧性。CMC的本征强韧性与构件的结构设计有关，而CMC的环境强韧性与构件服役环境的寿命设计有关。

本章将重点介绍陶瓷基复合材料面向应用的强韧化基础与研究进展，以及存在的问题，并在此基础上介绍本书的主要内容。