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特種陶瓷知多少?

發布時間 | 2019-07-30 18:47 分類 | 粉體加工技術 點擊量 | 3800
石英 涂料 氧化鎂 氧化鋁
導讀:

十年來隨著新技術(如電子技術、空間技術、激光技術、計算機技術等)的興起,以及基礎理論和測試技術的發展,陶瓷材料研究突飛猛進。(撒花??ヽ(°▽°)ノ?為了滿足新技術對陶瓷材料的要求從原材料、工藝和性能上均與普通陶瓷有很大差別的一類陶瓷應運而生了。自此,也打開了陶瓷材料新世界的大門。

叩叩叩~我是特種陶瓷~我來也

為了與傳統陶瓷和普通陶瓷區別開來,勢必要給這類陶瓷取一個新(更高大上)的名字↓↓

于是乎——高性能陶瓷、先進陶瓷、精細陶瓷、特種陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高技術陶瓷、工程陶瓷等等等等一系列的名字便誕生了。根據不同人的語言習慣和陶瓷的不同應用領域,各個國家和各種文獻、著作對其稱謂均不統一,為了統一說法,本文我們用“特種陶瓷”稱呼之。

特種陶瓷尚無精確定義.一般來說.通常認為特種陶瓷是采用高度精選或合成的原料,能精確控制化學組成,按照便于進行微結構設計和控制的制造技術加工,并且具有性能的一類陶瓷。”特種陶瓷和普通陶瓷一樣是經過高溫熱處理而制的無機非金屬材料。

特種陶瓷與普通陶瓷主要區別在哪呢

區別點

普通陶瓷

特種陶瓷

原料

天然礦物原料

人工精制化工原料和合成原料

成分

主要由黏土、長石、石英的產地決定成分

原料采用人工合成的高純度化合物,由人工配比決定成分

成型

注漿、可塑法成型為主

模壓、熱壓鑄、軋膜、流延、等靜壓、注射成型為主

燒成

溫度一般在1350℃以下,燃料以煤、油、氣為主

結構陶瓷常需1600℃左右高溫燒結,功能陶瓷需精確控燒成溫度,燃料以電、氣、油為主

加工

一般不需加工

常需切割、打孔、磨削、研磨和拋光

性能

以外觀效果為主,較低力學性能和熱性能

以內在質量為主,常呈現耐溫、耐腐蝕、耐磨和各種電、光、熱、磁、敏感、生物性能

用途

炊、餐具,陳設品和墻地磚、衛生潔具

主要用于宇航、能源、冶金、機械、交通、家電等行業

特種陶瓷按其特性和用途又可分為兩大類:結構陶瓷和功能陶瓷。

結構陶瓷

結構陶瓷是指能作為程結構材料使用的陶瓷。它具有高強度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等特性。結構陶瓷大致分為氧化物系、非氧化物系和結構用的陶瓷基復合材料結構陶瓷又可分為氧化物,非氧化物,納米陶瓷,低膨脹陶瓷,陶瓷基復合材料。

氧化物:主要材料有Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、BeO、莫來石等;具有高強度、高硬度、高韌性、高導熱性、耐磨性等特性;可用于各種制作受力構件、汽車、車床、機零件、拉絲模具、刀具、測量工具、磨介等。

陶瓷刀具

非氧化物:主要材料包括碳化物(SiC、B4C、TiC等),氮化物(Si3N4BN、AIN、Sialon等),硅化物(MoSi2TiSi2、Mg2Si等)硼化物(ZrB2、TiB2);具有耐高溫、超硬性、抗熱震、抗氧化等特性;可用于制造汽車發動機零件、燃氣輪機葉片、高溫潤滑材料、耐磨材料、耐火材料等。

納米陶瓷:主要材料為納米氧化物及非氧化物;具有超塑性和高韌性,多用于各種高性能結構零件的制造。

低膨脹陶瓷:主要材料為菫青石、鋰輝石、鈦酸鋁等,這類陶瓷的膨脹系數小于2×10-6/℃;可用于制作耐急冷急熱結構零件。

陶瓷基復合材料:主要有氧化物陶瓷基體(Al2O3/ZrO2)、氮化物陶瓷基體(Si3N4/BN)、碳化物陶瓷基體(SiC/B4C)等;高溫力學性能優良;多用于火箭頭罩、飛行器表面瓦、發動機零部件的制作。

陶瓷基復合材料可用于制造航空發動機

功能陶瓷

功能陶瓷是指具有電、磁、光、聲、超導、化學、生物等特性,且具有相互轉化功能的一類陶瓷。功能陶瓷大致上可分為電子陶瓷(包括電絕緣、電介質、鐵電、壓電、熱譯電、敏感、導電、超導、微性等陶瓷)、透明陶瓷、生物與抗菌陶瓷、光學、發光與紅外輻射陶瓷、多孔陶瓷。功能陶瓷按其不同的功能可分為電子陶瓷,熱、光學功能陶瓷,生物、抗菌陶瓷,多孔化學陶瓷。

電子陶瓷:包括絕緣陶瓷、介電陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、熱釋電陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及導電、超導陶瓷。根據電容器陶瓷的介電特性將其分為6類:高頻溫度補償型介電陶瓷、高頻溫度穩定型介電陶瓷、低頻高介電系數型介電陶瓷、半導體型介電陶瓷、疊層電容器陶瓷、微波介電陶瓷。其中微波介電陶瓷具有高介電常數、低介電損耗、諧振頻率系數小等特點,廣泛應用于微波通信、移動通信、衛星通信、廣播電視、雷達等領域。

電子陶瓷集成電路基片

熱、光學功能陶瓷:耐熱陶瓷、隔熱陶瓷、導熱陶瓷是陶瓷在熱學方面的主要應用。其中,耐熱陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等,由于它們具有高溫穩定性好,可作為耐火材料應用到冶金行業及其他行業。隔熱陶瓷具有很好的隔熱效果,被廣泛應用于各個領域。陶瓷材料在光學方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信號發生器和光導纖維,利用陶瓷光系數特性在生活中隨處可見,如涂料、陶瓷釉。核工業中,利用含鉛、鋇等重離子陶瓷吸收和固定核輻射波在核廢料處理方面廣泛應用。陶瓷還是固體激光發生器的重要材料,有紅寶石激光器和釔榴石激光器。光導纖維是現代通信信號的主要傳輸媒介,具有信號損耗低、高保真性、容量大等特性優于金屬信號運輸線。

透明氧化鋁陶瓷是光學陶瓷的典型代表,在透明氧化鋁的制造過程中,關鍵是氧化鋁的體積擴散為燒結機制的晶粒長大過程,在原料中加入適當的添加劑如氧化鎂,可抑制晶粒的長大。其可用作熔制玻璃的坩堝,紅外檢測窗材料,照明燈具,還可用于制造電子工業中的集成電路基片等。

使用透明陶瓷制造的高壓鈉燈

生物、抗菌陶瓷材料:可分為生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷,生物陶瓷除了用于測量、診斷、治療外,主要是用作生物硬質組織的代用品,可應用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。抗菌材料主要應用于家庭用品、家用電器、玩具及其他領域,家用電器是目前應用最廣泛、使用量最大的行業之一。近幾年來我國的抗菌材料行業發展很快,在無機抗菌劑、有機抗菌劑、光催化型抗菌劑的產業化及應用開發等領域得到迅速發展。

生物、抗菌陶瓷材料制造的人工膝關節

多孔陶瓷:具有透光率高、比表面積大、密度低、傳導率低、耐高溫、耐腐蝕等優點,被應用于汽車尾氣處理、工業污水處理、熔融金屬過濾、催化劑載體、隔熱、隔音材料等。近幾年,多孔陶瓷的應用擴展到了航空領域、電子領域、醫用材料領域及生物領域等,已引起全球材料界的高度重視,并得到迅速發展。為了得到不同的多孔陶瓷,各種制備方法相繼提出,如添加造孔劑法、溶膠凝膠法、熱壓法、離子交換法等。

氧化鋁泡沫陶瓷過濾器

參考文獻:特種陶瓷工藝學劉維良。

粉體圈 作者:朱朱


作者:粉體圈

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