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      陶瓷材料

      發布日期:2014-04-02    來源:中國窯爐網   瀏覽次數:380

           1、簡介
       
          陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點?捎米鹘Y構材料、刀具材料,由于陶瓷還具有某些特殊的性能,又可作為功能材料。
       
          2、性能
       
         (1)力學特性:陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗壓強度較高,但抗拉強度較低,塑性和韌性很差。
       
         (2)熱特性:陶瓷材料一般具有高的熔點(大多在2000℃以上),且在高溫下具有極好的化學穩定性;
      陶瓷的導熱性低于金屬材料,陶瓷還是良好的隔熱材料。同時陶瓷的線膨脹系數比金屬低,當溫度發生變化時,陶瓷具有良好的尺寸穩定性。
       
         (3)電特性:大多數陶瓷具有良好的電絕緣性,因此大量用于制作各種電壓(1kV~110kV)的絕緣器件。鐵電陶瓷(鈦酸鋇BaTiO3)具有較高的介電常數,可用于制作電容器,鐵電陶瓷在外電場的作用下,還能改變形狀,將電能轉換為機械能(具有壓電材料的特性),可用作擴音機、電唱機、超聲波儀、聲納、醫療用聲譜儀等。少數陶瓷還具有半導體的特性,可作整流器。
       
         (4)化學特性:陶瓷材料在高溫下不易氧化,并對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力。
       
         (5)光學特性:陶瓷材料還有獨特的光學性能,可用作固體激光器材料、光導纖維材料、光儲存器等,透明陶瓷可用于高壓鈉燈管等。磁性陶瓷(鐵氧體如:MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4)在錄音磁帶、唱片、變壓器鐵芯、大型計算機記憶元件方面的應用有著廣泛的前途。
       
          3、分類
       
         (1)普通材料:采用天然原料如長石、粘土和石英等燒結而成,是典型的硅酸鹽材料,主要組成元素是硅、鋁、氧,這三種元素占地殼元素總量的90%,普通陶瓷來源豐富、成本低、工藝成熟。這類陶瓷按性能特征和用途又可分為日用陶瓷、建筑陶瓷、電絕緣陶瓷、化工陶瓷等。
      特種材料
       
          采用高純度人工合成的原料,利用精密控制工藝成形燒結制成,一般具有某些特殊性能,以適應各種需要。根據其主要成分,有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金屬陶瓷等;特種陶瓷具有特殊的力學、光、聲、電、磁、熱等性能。本節主要介紹特種陶瓷。
       
         (2)特種材料分類:根據用途不同,特種陶瓷材料可分為結構陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。
       
          4、發展歷史
       
          原來的陶瓷就是指陶器和瓷器的通稱。也就是通過成型和高溫燒結所得到的成型燒結體。傳統的陶瓷材料主要是指硅鋁酸鹽。剛開始的時候人們對硅鋁酸鹽的選擇要求不高,純度不大,顆粒的粒度也不均一,成型壓強不高。這時得到陶瓷稱為傳統陶瓷。后來發展到純度高,粒度小且均一,成型壓強高,進行燒結得到的燒結體叫做精細陶瓷。
       
          接下來的階段,人們研究構成陶瓷的陶瓷材料的基礎,使陶瓷的概念發生了很大的變化。陶瓷內部的力學性能是與構成陶瓷的材料的化學鍵結構有關,在形成晶體時能夠形成比較強的三維網狀結構的化學物質都可以作為陶瓷的材料。這重要包括比較強的離子鍵的離子化合物,能夠形成原子晶體的單質和化合物,以及形成金屬晶體的物質。他們都可以作為陶瓷材料。其次人們借鑒三維成鍵的特點發展了纖維增強復合材料。更進一步拓寬了陶瓷材料的范圍。因此陶瓷材料發展成了可以借助三維成鍵的材料的通稱。
       
          陶瓷的概念就發展成為可以借助三維成鍵的材料,通過成型和高溫燒結所得到的燒結體。研究陶瓷的結構和性能的理論也得到了展開:陶瓷材料,內部微結構(微晶晶面作用,多孔多相分布情況)對力學性能的影響得到了發展。材料(光,電,熱,磁)性能和成形關系,以及粒度分布,膠著界面的關系也得到發展,陶瓷應當成為承載一定性能物質存在形態。這里應該和量子力學,納米技術,表面化學等學科關聯起來。陶瓷學科成為一個綜合學科。這種發展在一定程度上和高分子成型關聯起來。它們應當相互影響。
       
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