刘金巧 李常贵 陈东方

《刘金巧 李常贵 陈东方》由会员分享，可在线阅读，更多相关《刘金巧 李常贵 陈东方（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、先进陶瓷材料第十组：陈东方 刘金巧 李常贵先进陶瓷材料n一、先进陶瓷材料概念n二、先进陶瓷材料重要性n三、先进陶瓷材料分类先进陶瓷材料概念n传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末（如高岭土等） 为原料生产的产品.因为原料的成分混杂和产品的 性能波动大仅用于餐具、日用容器、工艺品以及 普通建筑材料（如地砖、水泥等）而不适用于工 业用途。 n先进陶瓷材料是指采用精制的高纯、超细的无机 化合物为原料及先进的制备工艺技术制造出的性 能优异的产品。（如耐腐蚀、耐高温、高热导、 绝热或良好生物相容性等优异性能 ）传统陶瓷几种先进陶瓷先进陶瓷与传统陶瓷的区别n1、 在成分上，传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产

2、地和 炉窑的陶瓷有不同的质地。由于先进陶瓷的原料是纯化合物，因此成 分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺，而不是由产 地决定。n2、 在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，先进陶瓷 一般以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。n3、 在性能上，先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高 硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面 具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各 方面得到广泛的应用。n4、 在制备工艺上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限， 广泛采用真空烧结，保护气氛烧结、热压、热静压等手段。先进陶瓷的

3、重要性n高性能结构陶瓷因具有高强度、高韧性、高硬度、低密度和耐高温、 耐磨损、化学稳定性、良好生物相容性等优异性能 ，已逐步成为尖端 技术必不可少的关键材料。n先进陶瓷具有广阔的发展前途。这种具有优良性能的陶瓷，有可能在 很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用，达到节约能源 、提高效率、降低成本的目的；精细陶瓷和高分子合成材料相结合 可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。n先进陶瓷材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料，从而可用作包 括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变 反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。先进陶瓷与高性能 分子材料、新金属材料、复合

4、材料并列为四大新材料。有些科学家预 言由于先进陶瓷的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代先进陶瓷的分类先进陶瓷材料结构陶瓷陶瓷基复合材料功能陶瓷结构陶瓷n用于制造机械结构零件的陶瓷。 所以又称为工程陶瓷 。n由单一或复合的氧化物或非氧化物组成，如单由Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4， 或相互复合，或与碳纤维结合而成。用于制造陶瓷发动机和耐磨、耐高温的特 殊构件。n结构陶瓷主要是指发挥其机械、热、化学等性能的一大类新型陶瓷材料，它可 以在许多苛刻的工作环境下服役，因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键 。如：在空间技术领域，碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于发射和回收人造 地球卫星 ；

5、在军事工业的发展方面，先进的亚音速飞机，其成败就取决于具 有高韧性和高可靠性的结构陶瓷和纤维补强的陶瓷基复合材料的应用；运用氧 化锆增韧陶瓷材料开发出光纤接头和套管，性能优良，很好地满足了我国光通信产业的发展需要。 几种典型的结构陶瓷n氮化物陶瓷 n氮化硅的强度很高，硬度也很高，是世界上最坚硬的物质之一，它的耐温性 较好，强度可维持到1200C高温而不下降，一直到1900C才会分解，而且它 具有惊人的耐化学腐蚀性能，同时又是一种高性能的电绝缘材料。该公司采用微波烧成工艺生产的各种氮化硅陶瓷制品总体性能达到国际先进水平。n氮化铝的理论热导是320W/mk，大约是铜热导的80，同时氮化铝 有低的介

6、电常数、高电阻、低密度和接近硅的热膨胀系数，综合性能 优于Al2O3、BeO、SiC等，被用于高导热绝缘子和电子基板材料。 该公司生产的各种氮化铝陶瓷制品密度大于3.25，热导率120 200W/mK可根据用于需求生产各种规格氮化铝陶瓷。n氧化铝陶瓷 n氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点 很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大 的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度 小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变 得透明，可制作高压钠灯的灯管。 n人造宝石 n红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝

7、石 呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝 色则是由于其中混有少量含钛化合物。 1900年，科学家 曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为 2g-4g的红宝石。 现在，已经 能制造出大到10g的红宝石 和蓝宝石。陶瓷基复合材料 n概念：以陶瓷材料为基体，纤维、晶须、颗粒等为增强体(增韧材料)组成的复 合物。n作用：虽然结构陶瓷具有耐高温、高强度、抗腐蚀等优异性能，但其具有脆 性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度 、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法 。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合

8、材料 。n应用：陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨 制品 。陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构 件、发动机制件、能源构件等。法国已将长纤维增强碳化硅复合材料 应用于制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满 意的使用效果。功能陶瓷 n功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或 能感知光线，或能区分气味，或能储存信 息因此，它们在电、磁、声、光、热 等方面具备的许多优异性能令其他材料难 以企及 。n压电陶瓷在力的作用 下表面就会带电，反 之若给它通电它就会 发生机械变形。 n电容器陶瓷能储存大 量的电能，目前全世 界每年生产的陶瓷电 容器达百亿支，在

9、计 算机中完成记忆功能 。n磁性陶瓷是部分重要 的信息记录材料。 n热敏陶瓷可感知微小 的湿度变化，用于测 温、控温 。n气敏陶瓷制成的气敏 元件能对易燃、易爆 、有毒、有害气体进 行监测、控制、报警 和空气调节 。n光敏陶瓷制成的电阻 器可用作光电控制， 进行自动送料、自动 曝光、和自动记数 其他功能陶瓷n此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、 发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、 核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、 贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术 陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制 、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、 化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥 着重要作用。 总结n陶瓷材料在本世纪以来取得了迅速的发展 。从结构陶瓷到功能陶瓷都获得了巨大发 展。可 以相信，随着科学技术的进步，先 进陶瓷材料的研究、开发与生产一定会跃 上一个新台阶，为人类的物质文明建设做 出贡献。