第十章典型的陶瓷材料.ppt

第一节结构陶瓷
第二节功能陶瓷
第三节陶瓷耐火材料
第四节玻璃
第七章典型的陶瓷材料
第一节结构陶瓷
陶瓷的分类
氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO等)
碳化物陶瓷(SiC、B4C、WC等)
氮化物陶瓷(Si3N4、TiN、BN等)
新型碳化物陶瓷(C3N4等)
硼化物陶瓷(TiB2、ZrB2等)
复合陶瓷(3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等)
按成分
分类
普通陶瓷(硅酸盐材料)
特种陶瓷(人工合成材料)
按原料分类
结构陶瓷
功能陶瓷
陶瓷耐火材料
玻璃
按用途分类
晶体结构
氧化铝有十多种同素异构体,但常见的主要有三种:
α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型(立方)结构,高温时不稳定,
在1600℃转变为α-Al2O3 。α-Al2O3 属于六方系,稳定
性好,在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
氧化铝陶瓷
Al2O3+少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来
瓷(75瓷,wAl2O3=75%)和刚玉瓷(95瓷,99瓷)。
制备方法:
原料煅烧
配料
球磨
成形
烧结
性能与应用:
1)高强度、高温稳定性:装饰瓷,喷嘴、火箭、导弹的导流罩;
2)高硬度、高耐磨性:切削工具,模具,磨料,轴承,人造宝石;
3)低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性:火花塞,电路基板,管座;
4)熔点高、抗腐蚀:耐火材料,坩埚,炉管,热电偶保护套等;
5)离子导电性:太阳能电池材料和蓄电池材料等。
6)生物相容性:还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
晶体结构
氧化锆陶瓷
m-ZrO2:单斜晶系(<1170℃)
t- ZrO2:四方晶系(1170~2370 ℃)
c-ZrO2:立方晶系(2370~2715 ℃)
备注:氧化锆熔点为2715 ℃。
性能与应用
1)热导率小,化学稳定性好、耐腐蚀性高:可用于高
温绝缘材料、耐火材料,如熔炼铂和铑等金属的坩埚、
喷嘴、阀心、密封器件等:
2)硬度高,耐磨性好:可用于制造切削***、模具、
剪刀、高尔夫球棍头等。
3)具有敏感特性:可做气敏元件,还可作为高温燃料
电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。
具有很高的高温强度,在1400℃时抗弯强度仍保持
在500~600MPa,工作温度可达1700℃;有很好的热稳
定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性,良好的导热性、耐
辐射性。
制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、
轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保
护套管、炉管、核燃料包封材料等。
氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。
氮化硅陶瓷具有很高的硬度,摩擦系数小,耐磨
性好,抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学
稳定性,能耐除氢***酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶
液的腐蚀,以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝
缘性能。
用于制造切削***、高温轴承、泵密封环、热电
偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。