精细陶瓷在功能材料和结构材料方面的应用

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·20··。J材2011年第5期2011年lO月SichuanBuildingMaterials第37卷总第163期精细陶瓷在功能材料和结构材料方面的应用刘裕涛译(四川省建材工业科学研究院，四川成都610081)SHIJingzhong著摘要：与有机材料和金属材料相比，陶瓷在热学性中图分类号：TQ174．1文献标识码：B能、机械强度、耐腐蚀性方面是具有非常优异的一种材料，文章编号：1672—4011(2011)05—0020一o3,&．-fjq已十分重视耐火材料、陶瓷器具等领域的开发，然而，1精细陶瓷的功能和用途由电子工业的高度发展及节能、新能源开发等引发的社会需求，在功能与特性方面对陶瓷提出了更高的要求。其结精细陶瓷是在精密控制的条件下制备的陶瓷制品，而果，使用精制、调配过的优质原料，且在精密控制的条件且是具有新功能的材料，不同于传统的陶瓷制品(相对于精下制备的称为精细陶瓷的系列产品问世了。细陶瓷而言称为传统陶瓷)。现将其功能、用途和材料种类关键词：精细陶瓷；功能材料；结构材料；应用进行整理归纳，如图1所示。注：本文译自Fineceramics，108(2005)：130—135 2011年第5期SichuanBuliIldJi芝ng材Materials·2l·第37卷总第163期2Ol1年lO月图1精细陶瓷的功能体系 ·22·lIJ之材2011年第5期2011年10月“口nBuildingMa第37卷总第163期量具(千分尺、游标卡尺、块规等)，另外，在金属工业中，目2热学功能前正在积极进行连铸(连续铸钢)用部件(烧包构件、中间精细陶瓷具有的热学功能包括耐热性、隔热性、导热包、辊等)，加热炉构件(滑轨按钮、导辊等)等开发工作。性、抗热震性、集热性等。耐热性优良的材料中有氧化钍对于复合材料，已在飞机构件、娱乐用品(高尔夫球(ThO：)、碳化铪(HfC)、硼化锆(ZrB)等很多种，有望作为棒、钓鱼竿等)、汽车的车内构件等方面进行应用研究。超高温材料，用于与原子能有关的高温结构材料、高温电具有润滑性的材料有石墨(C)、氟化碳((CF))、二硫化极材料等方面。钼(MoS)、六方晶体氮化硼(H_BH)等，其中六方晶体氮化隔热性优良的材料中，除了传统的发泡性硅酸铝、硅硼是在高温下具有润滑性的材料，因而非常引人注目，这酸钙等外，还有氧化铝(AI0，)、氧化钴(ZrO2)、二氧化硅些材料可用作固体润滑剂、高温脱模剂。(SiO2)、钛酸钾(K2TiO3)、莫来石(3A12O3·2SiO)等纤维材具有低热膨胀性、尺寸稳定性的材料有氧化铝、莫来料，可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理石、堇青石、氧化锆等，氧化铝可作为高精度的精密机械炉等工业窑炉、高温反应容器、核反应堆等等。零部件；莫来石和堇青石可作为抗热震性材料，用于汽车导热性优良的陶瓷中，目前非常引人注目的材料有氧排气气体催化剂、各种炉内材料、热交换器等场合；氧化化铍(BeO)、氮化铝(A1N)、氮化硼(BN)等材料，由于这些锆也可作为炉(烧成电子元件用)内材料，用于支撑台、棚材料具有优良的电绝缘性，因而有希望用作内部装有大规板等处。模集成电路和超大规模集成电路的电子器件的散热片。4其他功能抗震性优良的材料中有氧化铝(A1：O，)、氧化镁(Mg0)、二氧化钛(TiO：)、氧化锆(ZrO)、氮化硅(Si3N)等很多种，如图1所示，精细陶瓷还具有电磁功能，各种类型的可用作高温炉材料、交变热应力状态下的结构材料。材料显示不同的特性，例如绝缘性(集成电路基片、封装)、集热性优良的材料有六硼化镧(LaB)、碳化铌(NbC)等导电性(电阻发热体、太阳能电子发电电极)、压电性(点火材料。元件、压电滤波器、表面波器件、压电变压器、压电振子)、半导体(热敏电阻、非线性半导体、气体吸附型半导体)、磁性3力学功能(永久磁铁、软磁性体)、介电性(低频电容)、离子导电性(电当精细陶瓷用作结构材料时，本来很难将高强度和耐池)、电子发射性(电子枪用热阴极)、集电性(固体传感器)热性截然区分开，然而，如按使用要求加以区分，那么力等，目前电子学各个领域中，正在广泛地利用精细陶瓷的学功能可分为：硬质、耐磨性、高强度、润滑性、低热膨这些特性。胀性、尺寸稳定性等。在光学功能方面，为了更好地利用精细陶瓷的聚光性、耐磨优良的硬质材料有氧化铝(A10，)、碳化钨(WC)、荧光特性(激光二极管、发光二极管)、透光性(耐热透光陶立方晶体氮化硼(CBN)、金属陶瓷(TiC、TiN、TICN等)、金刚瓷、钠蒸汽灯发光管、透明电极)、透光偏振特性(PLZT)、感石(C)、碳化硅(SiC)、氧化锆(zr【))、碳化硼(Bc)等很多光性(光学玻璃)、光反射性(热反射玻璃)、光波导特性(光种。这些材料具有广泛的用途，诸如切削刀具、夹具、模导纤维)等功能，目前正在进行各种应用研究和开发工作，具、车刀、钻孔镗孔用钻头、各种研磨材料、磨削材料、且已形成了相当规模的市场。机械密封、轴承、导辊、纺织用导丝器、球磨机(球)等。还有在生物、化学功能方面，利用精细陶瓷的生物体具有高强度的陶瓷有氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、塞适应性，将氧化铝(蓝宝石)、磷灰石等用作人工牙齿、人工隆(Si3N4·A1N·SiO2·A12O3)、氮化铝(MN)、氧化铝(Al2骨骼、人工关节等；利用精细陶瓷的吸附性，将沸石、二O，)、氧化锆(ZrO：)很多种。此外，氧化铝纤维、碳化硅纤氧化硅、氧化铝等用作催化剂载体、生物反应器等。除此维、碳纤维等可作为塑料、金属或陶瓷本身的增强材料用之外，精细陶瓷在化学功能方面具有优良的耐腐蚀性，因于复合材料。而可作为耐腐蚀材料，目前正在进行氧化铝、氧化锆、氮高强度陶瓷作为热机部件可用于燃气轮机的燃烧器、化硅、氮化硼、氮化钛等应用研究，将这些材料作为金属叶片、涡轮、套管，船用部件和发电机部件，柴油机的活等的表面被覆材料的工作也十分引人注目。塞、曲臂、气缸和汽缸套、排气系统部件、涡轮增压器的5结束语转子、阀挺杆等；作为工业机械部件可用于车床等机床的床身、轴承、压铸件构件、注射成形机构件(油缸、喷嘴精细陶瓷具有的力学、热学等性能，在功能材料、结等)，流体机械的阀门、燃烧喷嘴、喷砂嘴、高速旋转机器构材料领域中显示出优良的性能，因而越来越引起人们的和压力机的轴承等；作为精密机械可用于计量设备的量规重视。[ID：6848]