《特种陶瓷介绍》PPT课件

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1、特种陶瓷介绍1前言人类进入21世纪，信息、能源、材料被誉为科学的三大支柱。材料是人类生产和生活的物质基础，是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光电技术、红外技术、传感技术、能源技术等新技术的出现、发展，要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨等优越的性能，才能在比较苛刻的环境中使用。传统材料难以满足要求，开发和有效利用高性能材料己经成为材料利学发展的必然趋势。目前，在新材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展中心，受到广泛关注。高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的概

2、念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。特种陶瓷(specialceramics)又叫精细陶瓷(fineceramics)、先进陶瓷(advancedceramics)、现代陶瓷(modernceramics)、高技术陶瓷(hightechnologyceramics)或高性能陶瓷(highperformanceceramic)。一般认为，特种陶瓷是“采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”它的出现与现代工业和高技术密切相关。近20年来由于冶金、汽车、能源、生物、航天、通信等领域的发展

3、对新材料的需要，陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的产业。2分类及应用高性能陶瓷可以分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是以利用力学和热学性能为主的材料，又可称为高温结构陶瓷；功能陶瓷是以利用电、磁、光、铁电、压电等性能及其耦合为主的材料。随着利学技术的发展，新材料的不断出现，结构陶瓷与功能陶瓷的界限也逐渐淡化，有些材料同时具备优越的结构性能与优良的功能。从材料体系来分可以分为：机械材料、电磁材料、半导体材料、光学材料、热学材料、生物化学材料。结构陶瓷陶瓷轴承陶瓷坩埚(耐热堇青石陶瓷)蜂窝陶瓷蓄热体电子陶瓷防雷击保护器件－陶瓷气体放电管光源陶瓷（插座）2.1结

4、构陶瓷所谓结构陶瓷，是指能作为工程结构材料使用的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整个陶瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、高强度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机械、光学等领域有重要的应用。在这些应用领域用非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大致分为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷基复合材料。其分类、特性和应用见下表1。结构陶瓷应用主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器、生物部件和装甲等。结构陶瓷主要材料有：氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、二氧化锆（ZrO2）、碳化硼（B4C）、二硼化钛（

5、TiB2)、氧化铝（A1203）、和赛隆（Sialon)等。2.2功能陶瓷所谓功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。由于这类陶瓷材料拥有许多优异的特殊性能，因而受到了人们的普遍关注和重视。在功能材料中，陶瓷也占有十分重要的地位。功能陶瓷占整个特种陶瓷产量的80%，而且每年以20%的速度增长。功能陶瓷己在能源开发、空间技术、电子技术、生物技术、环境科学等领域得到了广泛的应用。功能陶瓷大致可分为电子陶瓷（包括电绝缘、电介质、铁电、压电、热释电、敏感、导电、超导、磁性等陶瓷）、透明陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多

6、孔陶瓷。功能陶瓷的分类、特性和用途见下表2-1、2-2、2-3、2-4。功能陶瓷与传统的陶瓷相比在原料及工艺等方面有很大的区别，是知识和技术密集刑产品。功能材料之所以具有卓越的功能及特性，不仅与材料的化学组成有关，而且很大程度上决定于其微观结构。功能材料的开发首先依赖于新材料的发现和人工合成。在功能陶瓷材料重大发现中，人们先后发现了氧化物导体，固体电解质，压电与非线性光学材料，铁氧体与记忆材料，太阳能电池，高温氧化物超导体等。随着电子产品向轻薄短小、多功能、高可靠性和高密度表面、高集成化的发展，功能材料也有着不断的发展。功能陶瓷的品种繁多，性能各异，因而应用领域十分

7、广泛，在现代人的生活中随处可见。3应用举例3.1氧化锆陶瓷3.1.1氧化锆性能介绍3.1.1.1物理性质锆在地壳中的储量为0.025%，超过Cu，Zn，Sn，Ni，Pb等金属的储量，资源丰富。自然界中锆以锆英石、斜锆石和它们的变体形态出现。纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。ZrO2：密度5.6g/Cm３，熔点2715℃。二氧化锆具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。二氧化锆有3种晶型，属多晶相转化的氧化物。稳定的低温相为单斜晶结构(m-ZrO2)，高于1000℃时四方晶相(t-ZrO2)逐渐形