新型陶瓷材料的应用与发展课件.ppt

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1、新型陶瓷材料的应用与发展穆会平20101887传统陶瓷到新型陶瓷材料的演变一、概念传统陶瓷——是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。新型陶瓷——以精致的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的加工工艺烧结，具有优异的性能。新型陶瓷又称也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷陶瓷显微组织示意图新旧陶瓷区别传统陶瓷制作传统陶瓷新型陶瓷新型陶瓷材料的分类新型陶瓷材料是新型无机非金属材料,也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷目前，新型陶瓷分成两大类，即结构陶瓷（StructuralCeramics）和功能陶

2、瓷（FunctionalCeramics）前者主要用其机械功能、热功能和部分化学功能，后者主要用其电、光、磁、化学和生物体特性。结构陶瓷1、定义：具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的新型陶瓷。耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度2、分类：大致分为氧化物系、非氧化物系两类。Al2O3、ZrO2、莫来石（Al2O3-SiO2）SiC、Si3N4、BN、AlNSiC、Si3N4、BN、AlN功能陶瓷1、定义：以非力学性能（如电、磁、热、化学、生物等）为主的陶瓷材料。2、分类：大致分为氧化物系、非氧化物系两类光陶瓷光电陶瓷超导陶瓷磁性陶瓷电子陶瓷化学陶瓷生物陶瓷新型陶瓷材料的特性新型陶瓷材料特

3、性和条件市场需求新型陶瓷材料的快速发展新型陶瓷材料的快速发展具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能,某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料,因而登上新材料革命的主角地位,满足现代科学技术和经济建设的需要。其原料取于矿土或经合成而得,蕴藏量十分丰富。产品附加值相当高,而且未来市场仍将持续扩展。应用十分广泛,几乎可以渗透到各行各业。世界新型陶瓷需求日本新型陶瓷工业市场预测情况（单位：10亿日元）应用领域天宫一号航空航天材料：陶瓷基复合材料（CeramicMatrixComposites）先进陶瓷及其陶瓷基

4、复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料应用领域陶瓷轴承（CeramicBearing）陶瓷轴承是在航空航天产业中使用较为广泛的一种产品，具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、高转速等特性。陶瓷轴承针对航空航天工业中恶劣环境下的调整、重载、低温、无润滑工况而开发，是新材料、新工艺、新结构的完美结合。枭龙战斗机应用领域生物工程领域：生物陶瓷(BiologicalCeramic)心血管支架骨诱导磷酸钙生物陶瓷生物陶瓷（BiologicalCeramic）材料的无毒、无害，具有良好的生物活性和生物相溶性，且硬度高，杨氏模量与人

5、体骨相近，故可作为骨骼、牙床、心脏瓣膜等的修补材料或替代材料使用。生物陶瓷材料又分生物性惰性陶瓷材料和生物性活性陶瓷材料。应用领域军事应用：特种陶瓷（SpecialCeramics）主要涉及到的特种陶瓷氧化铝陶瓷和碳化硼陶瓷激光制导炸弹氧化铝又叫人造刚玉氮化硼陶瓷：具有极高硬度，抗加热温度2000℃，是金刚石的代用品。分低压型和高压型两种。低压型其硬度较低，具有自润滑性，具有良好的高温绝缘性、耐热性、导热性，化学稳定性好。用于耐热润滑剂、高温轴承、高温容器、坩埚、热电偶套管、散热绝缘材料、玻璃制品成型模等。高压型硬度接近金刚石，用于磨料和金属切屑刀具。电子工业领域：氮化铝陶瓷（Alu

6、minumNitrideCeramic即AIN)氮化铝具有良好的高温抗蚀性，它对许多金属表现良好的抗蚀力，可与铝、铜、镍、钼、钨以及许多铁质合金和超合金在高温下共存，也能在某些化合物，如砷化镓的融盐中稳定存在。可以应用到电子工业方面，做基片材料，AIN的导热率是Al2O3的5-10倍，更适合大规模集成电路要求。AIN陶瓷的综合性能良好，非常适用于电子工业。同时氮化铝陶瓷材料在高温耐蚀和复合材料方面也有很好的应用。应用领域应用领域电子工业：氮化铝陶瓷（AluminumNitrideCeramic即AIN）新型陶瓷材料的发展趋势和方向结构陶瓷的发展方向：主要解决目前脆性、低可靠性和重复性

7、差的缺点。手段：纳米陶瓷（由微米向纳米发展），多相复合陶瓷（纤维会晶须补强陶瓷基复合材料，自补强复相陶瓷，异相颗粒弥散强化陶瓷，梯度功能陶瓷等），材料设计（按照使用和性能的要求对陶瓷材料进行剪裁和设计）。新型材料的发展趋势和方向功能陶瓷发展方向：因品种多、产量大、单价低、应用广、功能全、技术高、发展快而占据重要地位。功能陶瓷在电子技术、空间技术、计算机、通信、传感、汽车、航天、精密加工、纺织、医药、交通、国防等部门发挥重要作用。新的领域纳米复合陶瓷梯度功能