先进陶瓷材料第二讲 结构陶瓷材料(i)

《先进陶瓷材料第二讲 结构陶瓷材料(i)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、先进陶瓷材料中国海洋大学材料科学与工程研究院第二讲结构陶瓷材料（I）结构陶瓷材料结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料的制备科学结构陶瓷材料的性能典型结构陶瓷材料结构陶瓷材料的强韧化技术第二讲结构陶瓷材料（I）结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料的制备科学结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料概述结构陶瓷的定义及分类定义结构陶瓷－工程陶瓷定义1：结构陶瓷主要是指发挥材料机械、热、化学和生物等效能的一大类先进陶瓷。国家基金委“无机材料发展战略报告”20世纪90年代定义2：结构陶瓷是一种坚硬耐磨，而且具有耐高温、耐腐蚀、抗压、不老化等

2、结构性能的陶瓷材料汪建民博士，台湾工业技术研究院“陶瓷技术手册”结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料概述定义3：能在高温、一定应力、较高氧化以及腐蚀气氛介质下使用的陶瓷。M.V.Swain,“陶瓷的结构与性能”定义4：结构陶瓷是一类在1000˚C高温下抗形变和断裂优于金属的陶瓷材料2001年西班牙“结构陶瓷和陶瓷复合材料会议”定义5：要求结构材料的基本特性是维持一定的形状。近期“日本陶瓷”一文章我国学者较多认可定义1结构陶瓷材料概述结构陶瓷分类应用性能上大热流和1500˚C高温下短时间使用洲际导弹端头、回收卫星

3、前缘、航天飞机外蒙皮中等热流1200˚C以上长时间使用燃气轮机、发动机（耐热耐磨部件）室温－1200˚C长时间使用化工、石油、机械等结构陶瓷材料概述高温结构陶瓷按组分分类氧化物陶瓷氧化铝、莫来石、氧化锆、锆英石、钛酸铝氮化物陶瓷氮化硅、赛隆、氮化铝、氮化硼碳化物陶瓷碳化硅、碳化钛、碳化硼硼化物陶瓷硼化钛、硼化锆结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料概述按应用领域分类机械陶瓷（密封件、切削刀具、轴承等）发动机用陶瓷（燃气轮机叶片、活塞顶等）化工用陶瓷（坩埚、热交换器等）生物陶瓷（人工关节、牙根等）核陶瓷（调节棒、B

4、4C控制材料等）高性能日用陶瓷（陶瓷餐刀、钓鱼竿等）结构陶瓷材料概述结构陶瓷在国民经济中的地位和作用推动科学技术的发展空间结构材料耐高温比强度大对现代制造业和传统工业技术改造的作用传统陶瓷材料脆性、不耐冲击新型陶瓷氮化硅系统碳化硅系统增韧氧化锆增韧氧化铝陶瓷基复合材料结构陶瓷材料概述结构陶瓷材料概述节约资源节约能源技术方面陶瓷材料的主要组成元素（铝、碳、硅、氮、硼等）结构陶瓷取代金属材料（镍、钴、钼等）节能－可持续发展的关键陶瓷燃气轮机、核能美国：20世纪70年代开始研究开发，近10年开始商业化运作日本

5、：1991－1997，100kW汽车发动机1988－1998，300kW陶瓷高温燃气轮机（42.1％）在1200˚C成功运行1000小时下一目标：8000kW级陶瓷燃气轮机结构陶瓷材料概述巩固国防、发展军用技术结构陶瓷——军用技术的支撑材料和先导材料NASA（美国国家航空宇航局）以HfB2和ZrB2为主体的超高温结构材料在高超声速飞行器热防护系统材料上应用前景广阔应用于远程导弹，远程、机动、精确结构陶瓷材料概述结构陶瓷的发展趋势多相复合受益于陶瓷纤维、晶须的开发受益于新工艺技术的开发纳米化目前尚无真正意

6、义的纳米陶瓷材料的裁剪和设计按使用和性能上的要求裁剪、设计结构陶瓷材料的制备科学（一）陶瓷粉体的制备结构陶瓷材料的制备科学制备科学的内涵及其重要性“为了实现具有均匀性和重复性的无缺陷显微结构，提高可靠性，陶瓷制备科学是必需的”（60年代美国材料顾问委员会材料领域调研报告）先进陶瓷材料涉及学科凝聚态物理固态化学结晶化学胶体化学合成与制备－组成与结构－性能－使用效能使用效能合成与制备组成与结构性能先进陶瓷材料科学与工程四面体结构陶瓷材料的制备科学结构陶瓷的制备原料制备坯料制备坯体成型烧结后处理陶瓷粉体的制备

7、超微粉体的制备方法结构陶瓷——由晶粒和晶界构成的多晶体粉体——成型——烧结——多晶体粉体性质——陶瓷材料性能粉体制备方法：固相法液相法气相法固相法固相化学反应法热分解法（有机盐类热分解）自蔓延高温燃烧合成法机械力—化学法高能球磨法低温粉碎法、超声波粉碎法超声空穴法固态置换法(SSM)爆炸法液相法沉淀法还原法水解法溶剂蒸发法反胶团技术液热法溶胶—凝胶法羰基法电解法熔盐热解法微乳液法热注射法微流体法气相法化学气相沉积(CVD)激光诱导气相沉积(LICVD)等离子气相合成法(PCVD)气相热分解反应法油面蒸发

8、法(VEROS)固态法制备超微粉体由固体原料经物理或化学反应过程从固相中形成超微粉体的方法。特点：成本低工艺简单很难得到高纯、超细粉体陶瓷粉体的制备固相化学反应法高温下使两种或两种以上金属氧化物或盐类的混合物发生反应而制备粉体的一种方法两种类型：类型IA(s)+B(s)→C(s)类型IIA(s)+B(s)→C(s)+D(g)陶瓷粉体的制备陶瓷粉体的制备典型实例1典型实例2（SiO2碳热还原制备Si3N4）陶瓷粉体的制备热分解法加热分解氢氧化