第五章 高温结构陶瓷

《第五章 高温结构陶瓷》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高温结构陶瓷材料氧化物陶瓷：Al2O32050℃,ZrO22713℃,MgO2800℃,BeO2530℃,ThO23050℃,碳化物陶瓷:SiC2600℃,B4C2350℃,TiC3107℃氮化物陶瓷:Si3N41900℃,Sialon,AlN2450℃,BN3000℃,TiN2950℃硼化物陶瓷ZrB23040℃,TiB22960℃硅化物陶瓷:MoSi22030℃复合物陶瓷:（1）金属陶瓷（2）纤维增强复合材料,（3）陶瓷-晶须复合材料第五章氧化物高温陶瓷第一节氧化铝陶瓷一、氧化铝陶瓷类型与结构以α-

2、Al2O3为主晶相陶瓷材料。其含量一般在75~99.9%。含量：75瓷、85瓷、95瓷、99瓷主晶相：莫来石瓷（45~75%)、刚玉-莫来石瓷（70~90%)、刚玉瓷（90~99.9%)其主要晶型与制备工艺密切相关：分类γ-Al2O3尖晶石型，立方结构，3.60g/cm3高温不稳定，力学性能差，结构松散。β-Al2O3MeO·6Al2O3，Me2O·11Al2O3，六方，3.30~3.63g/cm3其结构如右图：R+、R2+、[Al11O12]由于结构特点，呈现离子型导电。α-Al2O3三方结构，单位

3、晶胞-菱面体，其它变体在1000~1600℃时不可逆转变为α型，结构致密，活性低熔点：2050℃，真比重3.96~4.01,硬度：莫氏9，强度：250~550MPa,160~380MPa（1000℃）热导率：20W/mK,热膨胀系数：7.8-8.6×10-6/℃比热：0.2kcal/kg℃，电阻率：1014~15Ω•cm，介电常数9.5-10，介质损耗10-4二、Al2O3原料的制备1.工业纯氧化铝碱法γ-Al2O3（＜0.1um粒子组成的多孔球，气孔率30%，粒径30~70um）2.高纯氧化铝化学法3.

4、电熔刚玉料Al2O3(xSiO2·yFe2O3·zTiO2)+vC→Al2O3+vCO+Fe2ySixTiz温度：2000~2400℃三、刚玉瓷1.原料的处理煅烧、粉磨（球磨、振动磨、星型磨、气流磨等）煅烧目的：1）稳定晶型2）减少收缩（γ-Al2O3→α-Al2O3∆V=13%）3）降低钠离子含量，提高原料纯度及产品质量煅烧质量检验：1）XRD2）染色法3）光学显微镜法4）真密度法2.成型（1）干压（2）挤制成型及轧膜成型（3）流延法（4）热压铸成型（5）注浆成型（6）等静压成型（7）注凝成型3.烧成1

5、）降低烧成温度:(1)原料细度；(2)成型密度；(3)烧结助剂；(4)玻璃熔块2）气氛对烧结的影响:致密度:Ar＞H2＞NH3＞O2＞N2＞air抑制晶粒长大:Ar＞air＞N2＞O2＞H2＞NH34.烧结Al2O3中的添加剂1)与Al2O3生成固溶体：TiO2、Cr2O3、Fe2O3、Mn2O3等2)与Al2O3生成液相：高岭土、硼镁石、MgO、CaO、SiO2、BaO等A.MgO细晶，加入量0.04~0.61%，不大于2%B.SiO2低共熔体低共熔点：MgO-Al2O3-SiO21345℃CaO-Al

6、2O3-SiO21170℃BaO-Al2O3-SiO21030℃CaO-B2O3-Al2O3-SiO2997℃C.CaO电性能较好，C/S比=1佳，避免S/C=2.16D.Cr2O3提高硬度，3%时达最大5.几种典型的95瓷配方四、氧化铝的性质和用途性能测试条件75瓷90瓷95瓷99瓷体积密度(g/cm3)>3.2>3.4>3.6>3.7抗弯强度(108)1.962.252.24>2.24线膨胀系数(10-6/℃)20~100℃20~500℃20~800℃6///6.3~7.36.3~7.3/6.2~75

7、6.5~8.0/6.2~756.5~8.0介电常数1MHz10GHz<9/8.5~9.5/9~109~109~10.59~10.5介电损耗1MHz10GHz<10/<8/<4<10<2.5<6用途：1）电阻大：电路基板、绝缘装置瓷等2）强度大：刀具、轴承、喷嘴等3）化学稳定性好：化工、生物陶瓷等五、黑色氧化铝陶瓷集成电路的光敏性→遮光性，数码管→显示清晰……六、透明Al2O3陶瓷高致密度晶界上无空隙、无杂质或玻璃相透明条件晶粒细小均匀晶体对光的吸收小无光学各向异性（立方）表面光洁度高高纯度、高致密化入手：

8、1.原料2.配方3.等静压成型4.真空或氢气等气氛烧结5.晶粒尺寸20μm,Dm/Da在1.8以内第二节氧化锆陶瓷一、概述是一种十分重要的结构陶瓷，有许多优良特性，特别是断裂韧性高。氧化锆的晶型转变：单斜-ZrO2←→四方-ZrO2←→立方-ZrO2←→液相氧化锆晶胞参数：ZrO2（c）:Fm3mac=5.124Åd=6.27g/cm3ZrO2（t）:P42/nmcat=5.094Åct=5.177Åd=6.10g/cm3Zr