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陶瓷材料的工业应用及陶瓷知识

时间:2019-12-12 作者:admin 来源:本站

陶瓷材料 
一、陶瓷知识

陶瓷材料通常由三种不同的相组成,即晶相、玻璃相和气相。晶相是陶瓷材料中主要的组成相,决定陶瓷材料物理化学性质的主要是晶相。玻璃相的作用是充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密度、降低烧结温度和抑制晶粒长大。气相是在工艺过程中形成并保留下来的。陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。陶瓷材料的主要成分是氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等,陶瓷材料的性能特点:陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高化学稳定性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等特点。陶瓷材料还具有密度小、弹性模量大、耐磨、强度高等特点。功能陶瓷还具有特殊的性质,如电、光和磁。


陶瓷材料的工艺特点:陶瓷是脆性材料,大多数陶瓷是通过粉末成型和高温烧结形成的,因此陶瓷是烧结体。烧结体也是晶粒的集合体,有晶粒和晶界。但是是它们有一定的孔隙率。

二、陶瓷材料的分类

1、按使用的原材料分类

可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。

2、按性能和用途分类

可将陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。


3、按化学成分分类

可将陶瓷材料分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷及其它化合物陶瓷。   

三、常用的工业陶瓷及应用

1、碳化硅(SiC)陶瓷

碳化硅的烧结工艺也有无压和反应烧结两种,碳化硅是通过键能很高的共价键结合的晶体。碳化硅是用石英沙(SiO2)加焦碳直接加热至高温还原而成:SiO2+3C→SiC+2CO。由于碳化硅表面有一层薄氧化膜,很难烧结。需要添加烧结添加剂来促进烧结。通常添加的添加剂包括硼、碳、铝等。碳化硅具有耐高温、抗热震、耐磨性、耐腐蚀性和抗蠕变性好的特点,其导热性非常强,仅次于氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用窑炉配件、铸造金属管、热电偶套管、炉管、燃气涡轮叶片和轴承、泵密封环等。

2、氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含有少量SiO2的陶瓷,又称高铝陶瓷。根据Al2O3含量不同分为75瓷(含75%Al2O3,又称刚玉-莫来石瓷)、95瓷和99瓷,后两者又称刚玉瓷。氧化铝陶瓷耐高温性能好,可使用到1950℃,。具有良好的电绝缘性能及耐磨性。微晶刚玉的硬度极高(仅次于金刚石). 氧化铝陶瓷被广泛用作耐火材料,如耐火砖、坩埚、热偶套管,金属拔丝模,内燃机的火花塞,火箭、导弹的导流罩及轴承等。

3、氮化硅(Si3N4)陶瓷

氮化硅是由Si3N4四面体组成的共价键固体。氮化硅具有高强度、比强度和比模量。硬度仅次于金刚石和碳化硼。摩擦系数仅为0.1 ~ 0.2;热膨胀系数小;抗热震性比其他陶瓷材料高得多。高化学稳定性。热压烧结氮化硅用于形状简单、精度要求低的零件,如刀具、高温轴承等。反应烧结氮化硅用于形状复杂、尺寸精度高的零件,如机械密封环。

4、普通陶瓷

普通陶瓷是用粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、长石(K2O·Al2O3·6SiO2,Na2O·Al2O3·6SiO2)和石英(SiO2)为原料,经成型、烧结而成的陶瓷。其组织中主晶相为莫来石(3Al2O3·2SiO2),占25~30%,玻璃相占35~60%,气相占1~3%。普通陶瓷加工成型性好,成本低,产量大。除日用陶瓷、瓷器外,大量用于电器、化工、建筑、纺织等工业部门。

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