转 新型陶瓷材料的应用

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1、转新型陶瓷材料的应用转新型陶瓷材料的应用转新型陶瓷材料的应用转新型陶瓷材料的应用转新型陶瓷材料的应用新型陶瓷材料属于新型材料的一种。传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。最常用的氮化物陶瓷为氮化硅和氰化硼。氮化硅陶瓷具有很高的硬度，有自润滑作用，摩擦系数小，耐磨性好，抗氧化能力强，抗热振性大大高于其他陶瓷。它具有优良的

2、化学稳定性，能耐除氢氟酸以外的其他酸和碱性溶液的腐蚀，以及抗熔融有色金属的侵蚀。它还具有优良的绝缘性能及低的热膨胀性。其中，由热压烧结法制成的氮化硅陶瓷的强度、韧性都高，主要用于制造形状简单、精度要求不高的零件，如切削刀具、高温轴承等。由反应烧结法制成的氮化硅陶瓷工艺性好，硬度较低，用于制造形状复杂、精度要求高的零件以及用于要求耐磨、耐蚀、耐热、绝缘等场合，如泵密封环、热电偶保护套、高温轴承、增压器转子、缸套、活塞环、电磁泵管道和阀门等。氮化硅陶瓷还是制造新型陶瓷发动机的重要材料。按化学成分划分主要分为两类：一类是纯氧化物陶瓷，如Al2O3、ZrO2、MgO、C

3、aO、BeO、ThO2等；另一类是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。按性能与特征划分可分为：高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷。电解质陶瓷、磁性陶瓷、导电性陶瓷等。随着成分、结构和I：艺的不断改进，新剂陶瓷层出不穷。按其应用不同划分又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程

4、陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。透明陶瓷的主要成分有氧化镁、氧化钙、氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线，还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料，还可以用来制造车床上的高速切削刀、喷气发动机的零件等，甚至可以代替不锈钢。氮化硅高强度陶瓷以强度高著称，可用于制造燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮等。精密陶瓷氨化

5、硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：3Si+2N2=Si3N4(条件1600K)也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶

6、片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。新型氧化铝陶瓷在高温条件下的

7、应用同传统的白炽灯泡相比，同等功率的卤素等离子灯发出的光线更清晰更明亮。如果能增加其内部压力的话，那么它们的效率会更高，寿命也会更长。但是，这一点却由于用来制造电子射线管和灯泡的材料的耐高温性受到限制。常规使用的石英玻璃和陶瓷材料材质太软，不能适应灯泡内部的高压，甚至会使灯发生爆炸。有一种材料能经受如此的高温，那就是氧化铝，亦称矾土或金刚砂。纯的金刚砂同它自然形状的蓝宝石和红宝石一样，在2000℃以下不会熔化。但是，粉末状的金刚砂很难用传统的玻璃制造工艺进行熔化，并将它吹制及浇铸成一定的形状，因为当熔融液凝固时会形成晶体。所以，目前的生产工艺是将温度控制在低于熔

8、点2000℃以下，在这个