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陶瓷材料有哪些?


实验室k / 2018-07-21

    陶瓷是人类最早使用的合成材料,我国是最早发明陶瓷的国家。陶瓷的主要成分是硅酸盐。黏土(层状结构硅酸盐),是传统陶瓷的主要原料。黏土与适量水充分调制后,掺接入适量SiO2粉以减少坯体在干燥、烧结时的收缩,加入一定量的长石等助熔剂,制成一定形状的坯体,再经低温干燥、高温烧结、保温处理、冷却等阶段,最终生成以3Al2O3·2SiO2为主要成分的坚硬固体,即为陶瓷材料。

陶瓷材料

氧化铝陶瓷
   
氧化铝陶瓷是以氧化铝为主要成分的一类陶瓷,其主晶相为六方晶系的α-Al2O3。经烧结、致密的氧化铝陶瓷硬度大、耐高温(使用温度可高达1980℃)、抗氧化、耐急冷急热、机械强度高、化学稳定性好且高度绝缘,是最早使用的结构陶瓷,广泛用作机械部件、刀具等各种工具。在高纯Al2O3中,加人少量量的MgO、Y2O3,经经特殊烧结可制成微晶氧化铝,透光性强,用作高压钠灯灯管等高温透明部件。少量Cr2O3和Al2O3形成的固溶体称为红宝石,是性能优良的固体激光材料。
氧化锆陶瓷
   
氧化锆陶瓷是以ZrO2为主要成分的陶瓷材料,它不但具有一般陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度度等优点,而且其韧性是陶瓷材料中最高的,与铁及硬质合金相当,被誉为“陶瓷钢”。如在ZrO2中加入CaO、Y2O3、MgO或CeO2等氧化物,可制得耐火材料。
碳化硅陶瓷
   
碳化硅(SiC),又名金刚砂,是碳化硅陶瓷的主要成分。SiC是典型共价键结合的化合物,所以熔点高(2450℃)、硬度大,是重要的工业磨料。SiC具有优良的化学稳定性,直至1500℃仍具有抗氧化性。
    碳化硅陶瓷不仅具有优良的常温力学性能,如如高的抗弯强度、抗氧化性、抗磨损性、耐腐蚀性,以及较低的摩擦系数,而且高温力学性能(强度、抗蠕变等)是已知陶瓷材料中最好的。因而在石油、化工、微电子、汽车、航空航天、原子能、激光及造纸等工业领域有着广泛应用。SiC陶瓷的缺点是断裂韧性较低,即脆性较大。为此,近几年来以SiC陶瓷为基础的复相陶瓷,如纤维补强增韧、异相颗粒弥散强化和梯度功能材料相继出现,从而改善了SiC单体材料的韧性和强度。
氮化硅陶瓷
    氮化硅Si3N4,是一种共价化合物,原子间的结合键较强,因此有较高的弹性模量和分解温度。大多数工业上使用的氮化硅粉末是用硅粉直接氮化获得

3Si+2N2=Si3N4

    氮化硅陶瓷的导热性好而且膨胀系数小,可经低温、高温温、急冷、急热多次反复不开裂。因此,可用作高温轴承,炼钢用铁水流量计,输送铝液的电磁泵管道。用它制作的燃气轮机,效率可提高30%,并可减轻自重,已用于发电站、无人驾驶飞机等。


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