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1、精细陶瓷的特性,精细陶瓷,我们是“毅起”组合 成员：邢学沛路力娜刘树芬 讲解：邢学沛 PPT制作：邢学沛路力娜刘树芬,一概述 二精细陶瓷的特性 三新型精细陶瓷的种类及应用,一概述,精细陶瓷的原料不同于传统陶瓷所用的粘土、长石、石英等无机天然物质，而是使用经过精制的高纯度人工合成原料(如锆、钛、硅、钴、钨等的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物)它的配料都经过精密计算，制造过程均需精密控制，因而所成产品的微细结构均能准确控制。它们有着普通陶瓷无法比拟的优良特性，成为一种具有耐高温、高强度、高硬度、低磨损、低膨胀系数、高压绝缘性优良的新型结构材料，可应用于机械切削、燃气轮机、发动机、电子工业、原子能工业
2、、医疗及航天等领域。,精细陶瓷作为陶瓷工业分支的一类新型精细化工产品与传统陶瓷有着很多不同. 传统陶瓷：用天然无机物烧结而成 精细陶瓷：以精制的高纯天然无机物或人工合成无机化合物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结，性能优于传统陶瓷性能陶瓷称为新型陶瓷或精细陶瓷。,精细陶瓷作为陶瓷工业分支的一类新型精细化工产品与传统陶瓷有着很多不同.传统陶瓷：用天然无机物烧结而成精细陶瓷：以精制的高纯天然无机物或人工合成无机化合物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结，性能优于传统陶瓷性能陶瓷称为新型陶瓷或精细陶瓷。,传统陶瓷与精细陶瓷的区别在于： 1、原料的制备 2、成型烧结工艺 3、具有优异的特性,精细
3、陶瓷的制备工艺 精细陶瓷的粉体制备精细陶瓷的粉体制备方法一般可分为机械法和合成法两种前一种方法是采用机械粉碎方式将机械能转化为颗粒的表面能，使粗颗粒破碎为细粉。后一种方法是由离子、原子、分子通过反应、成核和成长、收集、后处理等手段获得微细粉末。这种方法的特点是纯度、粒度可控，均匀性好，颗粒细微，并可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。,化学合成法包括固相法、液相法和气相法三种。,固相合成法：采用固态物质高温下反应。如碳化硅粉体的合成可采用二氧化硅粉末与碳粉在惰性气体中加热到15001700进行固-固反应制得。具体来说：氮化硅粉体则采用高纯度二氧化硅粉末与碳粉通入氮气加热，进行固-气反应制得。
4、,液相合成法：以液相反应制取粉体原料。如通过化学反应产生难溶盐的超细沉淀，然后经热分解，生成氧化物粉体。或通过水解法，如钛酸钡粉体，是将水加到异丙醇钡的戊醚钛乙醇溶液中，经反应、沉淀、干燥、煅烧获得。也可通过溶液蒸发法，使粉体悬浮液增浓，最后用喷雾干燥法获得球状粉体。气相合成法：此法是将原料加热至高温使之气化，然后骤冷，凝聚成微粒物料，称为蒸发凝聚法。它适用于制备一氧化物和复氧化物、碳化物或金属微粒粉。或者通过气相反应法，使易挥发性的金属化合物加热变成蒸气，进行化学反应合成，以此制得氮化物、碳化物、硼化物、金属氯化物等。,2、成型烧结工艺热压烧结法：将粉体置于压模中，在1050MPa的压力作用
5、下，一边加压一边加到烧结的高温。此方法可形成高密度、高强度、低孔隙的制品，适于切削工具等的制造。热静压法：粉体置于能承受50200MPa压力和2000高温的真空容器中，以惰性气体为压力介质，采取边加热边从各方向加压压缩使粉体成型。此法不用模具可制得形状复杂的制品，且产品硬度高，韧性强。化学气相沉积法：是将气化的原料加热，使其发生化学反应形成陶瓷沉积于基片上。此法可形成高致密度的陶瓷层。反应燃烧法：是将加热的硅粉置于所需形状的容器中，通入氮气、氢气混合气体，使之与硅反应，在生成氮化硅的同时被烧结。等离子体喷射法：将陶瓷粉体通过电子枪或燃烧枪使其熔化，在压力作用下喷射基片表面并固化。此法也称为热喷
6、涂。,注： 其它烧结方法 电场烧结超高压烧结活化烧结反应烧结自蔓延高温合成（SHS）致密化 ，高温结构陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅可用多种方法合成，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应后获得。 3Si + 2N2 Si3N4 也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物沉积在石墨基体上。 形成高致密度的陶瓷层,3、精细陶瓷主要有以下特点： 耐高温，高强度：精细陶瓷能在超高温下工作，并保持强度不变。例如热压氮化硅可在1400的高温下承受620MPa的抗弯强度不变形。而在此条件下，任何超级合金都会损坏。 独特的功能：使用特殊的配料和工艺处理，可制成具有光电、介电、压电、半导体、透
7、光性、化学吸附、生物适应性等各种性能优异的功能性精细陶瓷。例如陶瓷的电阻率很高，一般在1071020，是优良的绝缘材料，而且它耐高温、耐腐蚀性优良，具有极高的介电强度，这也是其他非陶瓷材料无法达到的，因此可用于制造超高压材料。,另外，精细陶瓷还具有多种特殊的性质，如高强度、高硬度、耐磨耐蚀，同时在磁、电、热、声光、化学吸附、生物工程等各方面有特殊功能，因而使其在高温、机械、电子、计算机、航天、医学工程各方面得到广泛应用。,三新型精细陶瓷的种类及应用 特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大 . 在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过
8、1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。,1、延性陶瓷 普通陶瓷的特点：耐高温、硬度大！但有一大缺点性脆。而加入金属的延性陶瓷则大不相同，不但具有陶瓷的那些基本的特征，而且有具有了金属的韧性和抗弯性。比如：氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于制造喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器
9、件等。,2、电子陶瓷 定义:利用不同种类的陶瓷对于环境温度、压力、光、气体等的变化产生不同的电磁特性而制成的精细陶瓷。,电子陶瓷的分类,1）介电陶瓷 物质的介电性是由介电常数来衡量的。介电常数 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值。有些物质再加入某些物质后，其介电常数会迅猛增加。如:P215 的橡胶。所以，介电陶瓷被大量用于制作陶瓷电容器。它将对微波技术的发展产生极大 的推动作用。,2）压电陶瓷 定义：具有压电效应的陶瓷。而压电效应当晶体受到压力作用产生应变时，晶体两端会出现正负电荷现象，称为极化。反之，当受到外加电压时，则会产生应变，这种现象称为
10、压电效应。,应用：(1)在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、对塑料甚至金属进行加工。 (2)压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。,3）半导体陶瓷 定义：在陶瓷中加入某些过渡金属氧
11、化物，电阻率将随温度、电压、周围气体环境的变化而变化，这一类陶瓷称为半导体陶瓷。 用途：利用电阻率随温度的变化而变化，可制成热敏电阻、恒热发热器、过热保护器、电阻温度计等。利用电阻率随周围环境的变化而变化的特点。可制成气敏电阻原件。,4）生物陶瓷 定义：用于生命于与生物工程方面 的陶瓷称为生物陶瓷。化学性能稳定，生物相 容性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳 定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强 度、耐磨性以及化学稳定性。,应用：主要应用与医疗领域，如：人造骨骼、关节、牙齿及人造器官、人造心脏瓣膜、人造血管等等。如：碳素陶瓷，无毒性，无排异反应，与机体亲和性好。,5）透明陶瓷 一
12、般陶瓷为不透明体，这是由于陶瓷中晶粒和气泡的散光性所造成的。由于精细陶瓷可制成微晶化和高压成型不含气泡,因此可制成透明陶瓷，如：透明氧化铝陶瓷可用于高压钠灯发光管。,四精细陶瓷展望,中国陶瓷业发展现状 2008年中国陶瓷业可谓跌宕起伏：从上半年的产业转移、扩张，到下半年的停窑停线；从上半年的原材料飞涨到下半年的市场急剧萎缩；加上呼啸而来的金融危机，广大陶瓷企业经历了最“琢磨不透”的一年。但在国家宏观政策的调控下，2008年的陶瓷行业发展轨迹依然依然隐约可辨。无论是地方政府的招商引资，抑或是产业转移和市场布局，“高歌猛进”的投资热扩建超大规模的陶瓷生产基地，调整产品配套而建设高产能的现代化生产线，在2008年上半年表现得“淋漓尽致”。2008年我国陶瓷出口增幅比2007年、2006年下滑了20多个百分点。我国陶瓷出口正经历着严寒的冬天。国内新农村建设、经济适用房推广等政策的执行，使多数外销陶瓷企业纷纷转向内销。,谢谢,
