氧化物陶瓷基复合材料因具备耐高温、高比强等优异特性，在航空航天、能源动力等尖端领域应用前景广阔。然而，在制造大型或复杂形状构件时，纤维层的有限长度导致搭接不可避免，接头区域成为影响结构整体性能与可靠性的关键薄弱环节。长期以来，针对这类复合材料接头设计的系统性研究较为缺乏，制约了其工程化应用的深入发展。

近日，德国不来梅大学先进陶瓷研究所联合Walter E.C. Pritzkow特种陶瓷公司及MAPEX材料与过程研究中心，在国际权威期刊《International Journal of Applied Ceramic Technology》上发表了突破性研究成果。

该研究首次系统对比了阶梯式与重叠式两种典型搭接接头在氧化物陶瓷基复合材料中的力学表现，通过多温度点烧结（1200℃、1250℃、1280℃）与变搭接长度设计，结合弯曲、拉伸及压缩全力学测试，清晰揭示了接头区域的破坏机理与性能调控规律。

两种最常见的搭接方式：阶梯式和重叠式

研究发现：

1、烧结温度存在明确上限：超过1200℃后，基体致密化虽可提升刚度，但会严重削弱裂纹偏转能力并引起纤维热损伤，反而降低接头强度；

原始拉伸试样的典型失效模式：（A）1200℃烧结试样中出现明显的纤维和纤维束拔出；（B）1250℃烧结试样中出现非脆性失效，纤维束拔出不太明显；（C）1280℃烧结试样中出现脆性拉伸失效

2、阶梯式接头破坏由基体主导：裂纹在无纤维桥接的基体区域扩展，纤维增强作用未能发挥，导致强度低下；

3、重叠式接头显著优于阶梯式：在最优烧结温度1200℃下，重叠式接头表现出更高的承载效率，且强度随搭接长度增加而提升；

两种搭接方式的失效对比：（A）重叠式接头；（B）阶梯式接头

4、接头不影响结构整体刚度：所有搭接试样的弹性模量均与无损材料保持一致，表明接头主要影响强度而非刚度。

基于上述结论，研究团队提出明确工程指南：在必须进行纤维层搭接时，应优先选用重叠式构型，并尽可能延长搭接长度，同时将烧结温度控制在1200℃附近，以实现强度与韧性的最佳平衡。该研究为氧化物陶瓷基复合材料的结构设计、工艺优化及在役修复提供了关键理论依据与技术支撑，有望推动该类材料在高温承载部件中的更安全、更广泛运用。

粉体圈Coco编译