第7章 精细陶瓷.ppt

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1、陶瓷是各种无机非金属材料的总称，是现代工业固体材料的三大支柱之一，是许多高新技术领域中不可缺少的关键材料。　　陶瓷在汽车上的应用很广，如耐高温、高压的火花塞，陶瓷发动机等。第7章精细陶瓷一、陶瓷的分类1.传统陶瓷以天然的硅酸盐矿物为原料烧制而成，也叫硅酸盐陶瓷，主要用于日用、建筑、卫生陶瓷制品以及工业上应用的高低压电瓷、耐酸及过滤陶瓷等。第一节陶瓷的分类、组成及性能2.精细陶瓷区别于传统陶瓷，近代发展起来的各种陶瓷总称为精细陶瓷，也可称为新型陶瓷、高技术陶瓷或特种陶瓷。第一节陶瓷的分类、组成及性能①按性能分分为高强度

2、陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、电介质陶瓷、光学陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、卫生陶瓷。②按用途分分为结构陶瓷和功能陶瓷。第一节陶瓷的分类、组成及性能③按化学组成分分为氧化物（氧化铝、氧化锆、氧化镁）陶瓷；氮化物（氮化铝、氮化硅、氮化硼）陶瓷；碳化物（碳化硅、碳化硼）陶瓷；复合陶瓷（氧氮化硅铝陶瓷、镁铝尖晶石陶瓷、锆钛酸铝镧陶瓷）；金属陶瓷和纤维增强陶瓷。第一节陶瓷的分类、组成及性能二、陶瓷的组织结构由晶相、玻璃相、气相组成。各相的组成、数量、形状和分布都会影响陶瓷的性能。第一节陶瓷的分类、组成及性能1．晶

3、相是陶瓷的基本组成。主要有两种晶体结构，即离子键构成的离子晶体和共价键组成的共价晶体。它们都具有很高的结合能。第一节陶瓷的分类、组成及性能2．玻璃相陶瓷烧结时，各组成物和杂质经物理化学反应形成的液相，冷凝后仍为非晶态结构的部分。分布在晶相之间，起粘结晶体、填充气孔空隙和抑制晶粒长大的作用。3．气相即陶瓷中残留的气体形成的气孔。第一节陶瓷的分类、组成及性能三、陶瓷的性能1．力学性能高硬度、高耐磨性，几乎没有塑性，完全是脆性断裂，冲击韧度和断裂韧度很低。抗拉强度低，但抗压强度较高。弹性模量高，可达金属的数倍。第一节陶瓷的分

4、类、组成及性能2．热性能熔点高，高温强度好。耐高温，不氧化，高温抗蠕变能力强。热膨胀系数低，导热性小，高温绝热性好，但抗热震性差，温度剧烈变化时易破裂。第一节陶瓷的分类、组成及性能3．化学性能对酸、碱、盐有良好抗蚀能力，化学稳定性很高。第一节陶瓷的分类、组成及性能4．电性能陶瓷都有较好的电绝缘性能，可直接作绝缘材料，也可做半导体材料。第一节陶瓷的分类、组成及性能精细陶瓷以精制高纯化工产品为原料，采用各种先进的成型、烧结或其它工艺制成。在热学上具有耐热、隔热、导热、集热等特性；在力学上具有硬质、耐磨、高温强度高、润滑性、

5、耐热低膨胀性；在化学上具有强的化学稳定性、耐强酸强碱等腐蚀性、催化剂作用；在电磁学上具有绝缘性、导电性、压电性、半导体性、磁性、介电性、离子导电性、电子发射性等。第二节精细陶瓷简介一．氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是A1203和SiO2。A1203含量越高性能越好，按A1203的含量分为75瓷、85瓷、96瓷、99瓷等。第二节精细陶瓷简介氧化铝陶瓷的特性1．氧化铝陶瓷强硬度高2．氧化铝陶瓷脆性大3．氧化铝陶瓷高温性能好4．氧化铝瓷的耐磨性好第二节精细陶瓷简介二．氮化硅陶瓷(一)氮化硅生产方法1.反应烧结法将

6、硅粉或硅粉与Si3N4粉混合成型后，放入氮化炉中于1200℃预氮化，然后可以用机械加工的方法加工成所需要的尺寸形状，最后再放人炉中在1400℃进行20～25小时的最终氮化，成为尺寸精确的制品。第二节精细陶瓷简介2.热压烧结法在Si3N4粉中加入少量促进烧结的添加剂（如氧化镁），装入石墨制造的模具中，在1600～1700℃和2～3×107Pa条件下烧结，得到几乎没有气相的致密制品。第二节精细陶瓷简介（二）氮化硅陶瓷性能和应用1．氮化硅稳定性好2．氮化硅硬度高3．氮化硅耐磨性好4．氮化硅热胀系数小5．氮化硅组织致密6．制造

7、特殊性能零件7．制造刀具第二节精细陶瓷简介三．碳化硅陶瓷碳化硅粉是把石英、碳和木屑装入电弧炉中，在1900～2000℃的高温下合成的。第二节精细陶瓷简介1．碳化硅陶瓷生产方式碳化硅和氮化硅一样，生产方式也有反应烧结和热压烧结两种。2．碳化硅陶瓷特性高温强度大，热传导能力高，热稳定性、耐蚀性、耐磨性、抗蠕变性优异。第二节精细陶瓷简介3、碳化硅陶瓷的应用碳化硅用于火箭尾喷嘴、浇注金属用的喉嘴、热电偶套管、炉管、燃气轮机的叶片、轴承等零件。及高温下热交换器材料、核燃料的包封材料和制作各种泵的密封圈。第二节精细陶瓷简介四．氮化

8、硼陶瓷氮化硼晶体结构与石墨相似，性能也有很多相近之处，又称“白石墨”。有良好的耐热性、热稳定性、导热性、高温介电强度，是理想的散热材料和高温绝缘材料。第二节精细陶瓷简介氮化硼化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的侵蚀。有很好的自润滑性。硬度低，可进行机械加工。用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、