新型陶瓷材料
新型材料
新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面,有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等;在电性能方面有绝缘性压电性、半导体性、磁性等;在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能;在生物方面,具有一定生物相容性能,可作为生物结构材料等。但也有它的缺点,如脆性。因此研究开发新型功能陶瓷材料科学中的一个重要领域。
材料的区别
属于新型材料的一种。传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料,在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能,其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的,这类陶瓷又称为特种陶瓷精细陶瓷
分类
按化学成分划分
主要分为两类:一类是纯氧化物陶瓷,如Al2O3、ZrO2、MgOCaO、BeO、ThO2等;另一类是非氧化物系陶瓷,如碳化物、硼化物、氮化物硅化物等。
按性能与特征划分
可分为:高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷电解质陶瓷磁性陶瓷导电性陶瓷等。随着成分、结构和工艺的不断改进,新型陶瓷层出不穷。
按其应用不同划分
又可将它们分为工程结构陶瓷功能陶瓷两类。
工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷,它主要在高温下使用,也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料,具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点,在空气中可以耐受1980℃的高温,是空间技术军事技术原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类,但世界上研究最多,认为最有发展前途的是氯化硅碳化硅和增韧氧化物三类材料。
压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷,哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变,从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机,能够连续打火几万次。
透明陶瓷的主要成分有氧化镁氧化钙氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线,还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料,还可以用来制造车床上的高速切削刀喷气发动机的零件和坦克观察窗等,甚至可以代替不锈钢
氮化硅高强度陶瓷以强度高著称,可用于制造燃气轮机燃烧器、叶片、涡轮等。
精密陶瓷氮化硅代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高工件温度,从而提高热效率,降低燃料消耗节约能源,减少发动机的体积和重量,而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料,所以,被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备,工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得:
3Si+2N2 =Si3N4(条件1600K)
也可用化学气相沉积法,使SiCl4和N2H2气氛保护下反应,产物Si3N4积在石墨基体上,形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高,其反应如下:
SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具机械密封件、轴承、火箭喷嘴炉子管道等,具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多,用途各异。例如,根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷半导体陶瓷介电陶瓷绝缘陶瓷电子材料,用于制作电容器电阻器电子工业中的高温高频器件,变压器等形形色色的电子零件。
利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料光导纤维光储存材料及各种陶瓷传感器。此外,陶瓷还用作压电材料磁性材料基底材料等。总之,新型陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域,应用前景十分广阔。
参考资料
最新修订时间:2024-07-14 15:41
目录
概述
材料的区别
分类
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