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    阅读量:321 发布时间:2019-12-13

    陶瓷材料分类性能---
    一、陶瓷材料的分类
    无机非金属材料按照成分和结构,主要分为无机玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷材料三大类。无机玻璃与酸性氧化物和碱性氧化物的高粘度的复杂固体物质,具有无定形结构。玻璃陶瓷又叫玻璃晶体材料,是在无机玻璃完全或部分结晶的基础上得到的,结构处于玻璃和陶瓷之间。陶瓷材料是由成型矿物质高温烧制(烧结)的无机物材料。陶瓷材料可分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷等三种。
    传统陶瓷是以粘土、长石和石英等天然原料,经过粉碎、成型和烧结制成,主要用作日用、建筑、卫生以及工业上应用是绝缘、耐酸、过滤陶瓷等。
    特种陶瓷是以人工化合物为原料制成,如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物和氟化物瓷以及石英质、刚玉质、碳化硅质过滤陶瓷等。这类陶瓷具有独特的力学、物理、化学、电、磁、光学等性能,满足工程技术的特殊需要,主要用于化工、冶金、机械、电子、能源和一些新技术中。在特种陶瓷中,按性能可分为高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、电介质陶瓷、光学陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷和生物陶瓷。按照化学组成分类,特种陶瓷可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、复合瓷和纤维增强陶瓷。
    金属陶瓷是由金属和陶瓷组成的材料,它综合了金属和陶瓷两者的大部分有用的特性。按照这种材料的生产方法,以前常将其归属于陶瓷材料一类,现在则多将其算作复合材料。


    二、传统陶瓷(普通陶瓷)
    传统陶瓷就是粘土类陶瓷,它产量大,应用广。大量用于日用陶器、瓷器、建筑工业、电器绝缘材料、耐蚀要求不很高的化工容器、管道,以及机械性能要求不高的耐磨件,如纺织工业中的导纺零件等。


    三、特种陶瓷
    现代工业要求高性能的制品,用人工合成的原料,采用普通陶瓷的工艺制得的新材料,称为特种陶瓷。它包括氧化物陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等几种。
    1.氧化铝陶瓷
    这是以Al2O3为主要成分的陶瓷,Al2O3含量大于46%,也称为高铝陶瓷。Al2O3含量在90%~99.5%时称为刚玉瓷。按Al2O3的成分可分为75瓷、85瓷、96瓷、99瓷等。氧化铝含量越高性能越好。氧化铝瓷耐高温性能很好,在氧化气氛中可使用到1950℃。氧化铝瓷的硬度高、电绝缘性能好、耐蚀性和耐磨性也很好。可用作高温器皿、刀具、内燃机火花塞、轴承、化工用泵、阀门等。
    2.氮化硅陶瓷
    氮化硅是键性很强的共价键化合物,稳定性极强,除氢氟酸外,能耐各种酸和碱的腐蚀,也能抵抗熔融有色金属的浸蚀。氮化硅的硬度很高,仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。有良好的耐磨性,摩擦系数小,只有0.1~0.2,相当于加油的金属表面。氮化硅还有自润滑性,可在润滑剂的条件下使用,是一种非常优良的耐磨材料。氮化硅的热膨胀系数小,有极好的抗温度急变性。
    氮化硅按生产方法分为热压烧结法和反应烧结法两种。反应烧结氮化硅可用于耐磨、耐腐蚀、耐高温、绝缘的零件,如腐蚀介质下工作的机械密封环、高温轴承、热电偶套管、输送铝液的管道和阀门、燃气轮机叶片、炼钢生产的铁水流量计以及农药喷雾器的零件等。热压烧结氮化硅主要用于刀具,可进行淬火钢、冷硬铸铁等高硬材料的精加工和半精加工,也用于钢结硬质合金、镍基合金等的加工,它的成本比金刚石和立方氮化硼刀具低。热压氮化硅还可作转子发动机的叶片、高温轴承等。
    3.碳化硅陶瓷
    碳化硅的高温强度大,其它陶瓷在1200℃~1400℃时强度显著下降,而碳化硅的抗弯强度在1400℃时仍保持500~600MPa。碳化硅的热传导能力很高,仅次于氧化铍,它的热稳定性、耐蚀性、耐磨性也很好。
    碳化硅是用于1500℃以上工作部件的良好结构材料,如火箭尾喷管的喷嘴、浇注金属中的喉嘴以及炉管、热电偶套管等。还可用作高温轴承、高温热交换器、核燃料的包封材料以及各种泵的密封圈等。
    4.氮化硼陶瓷
    氮化硼晶体属六方晶系,结构与石墨相似,性能也有很多相似之处,所以又叫“白石墨”。它有良好的耐热性、热稳定性、导热性、高温介电强度,是理想的散热材料和高温绝缘材料。氮化硼的化学稳定性好,能抵抗大部分熔融金属的浸蚀。它也有很好的自润滑性。氮化硼制品的硬度低,可进行机械加工,精度为1/100mm。氮化硼可用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、热电偶套管及玻璃成型模具等。
    氮化硼的另一种晶体结构是立方晶格。立方氮化硼结构牢固,硬度和金刚石接近,是优良的耐磨材料,也用于制造刀具。
    5.氧化锆陶瓷
    氧化锆的熔点为2715℃,在氧化气氛中2400℃时是稳定的,使用温度可达到2300℃。它的导热率小,高温下是良好的隔热材料。室温下是绝缘体,到1000℃以上成为导电体,可用作1800℃以上的高温发热体。氧化锆陶瓷一般用作钯、铑等金属的坩埚、离子导电材料等。
    6.氧化铍陶瓷
    氧化铍的熔点为2570℃,在还原性气氛中特别稳定。它的导热性极好,和铝相近,其抗热冲击性很好,,适于作高频电炉的坩埚。还可以用作激光管、晶体管散热片、集成电路的外壳和基片等。但氧化铍的粉末和蒸汽有毒性,这影响了它的使用。
    7.氧化镁陶瓷
    氧化镁的熔点为2800℃,氧化气氛中使用可在2300℃保持稳定,在还原性气氛中使用时1700℃就不稳定了。氧化镁陶瓷是典型的碱性耐火材料,用于冶炼高纯度铁、铁合金、铜、铝、镁等以及熔化高纯度铀、钍及其合金。它的缺点是机械强度低、热稳定性差,容易水解。

     


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