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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷材料学ppt新型陶瓷材料的发展一，新型陶瓷材料的产生背景本世纪二三十年代以来,由于科学的高速发展,对传统陶瓷提出了新的挑战.如电力的普及与大规模的应用,需要使用大量强度很高,绝缘性能很好的绝缘子;电子通信技术的发展迫切需要在高频下绝缘性能良好的陶瓷材料;特别是在第二次世界大战期间,为了解决用于制作高质量电容器的天然云母的匮乏,希望能够用介电常数高的陶瓷来代替天然云母.现实的需要推动了对陶瓷材料进行广泛而深入的研究.人们发现,虽然陶瓷中的玻璃相,使陶变得坚硬,致密,但是,也正是陶瓷
2、中的玻璃相,妨碍了陶瓷强度的进一步提高.同时,玻璃相也是陶瓷绝缘性能,特别是高频绝缘性能不好的根源.于是,在传统陶瓷的基础上,一些强度高,性能好的材料不断涌现,它们的玻璃相含量都比传统陶瓷低.目前,由于陶瓷制备工艺的不断进步,特别是对陶瓷烧结过程,显微结构进行研究的结果表明,制备出玻璃相含量非常低,甚至几乎不含玻璃相的,由许多微小晶粒结合而成的结晶陶瓷是可能的.这种材料的各种性能有可能与相应单晶体的性能相近.现在,许多高性能陶瓷,几乎都是不含有玻璃相的结晶态陶瓷.为了有别于传统陶瓷,人们称之为先进陶瓷或高技术陶瓷?于是新型陶瓷材料便应运而生了。二，陶瓷材料的分类按化学成分划分主要分为两类：一类
3、是纯氧化物陶瓷，如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、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、结构和工艺的不断改进，新型陶瓷层出不穷。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
4、重要材料。工程陶瓷有许多种类，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。精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动
5、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：3Si2N2Si3N4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：SiCl42N26H2Si3N412HCl氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、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
6、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。三，新型陶瓷材料的主要特性四，新型陶瓷材料的应用领域航空航天材料当前，耐高温材料已经成为航天先进材料中的优先发展方向!材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发
7、展，气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，固体火箭的工作环境十分恶劣。加上燃烧室喷管喉衬、涡轮叶片、导向叶片等部件都需用高温材料，均已超过金属和超合金的耐热极限而必须采用冷却系统。这势必降低了发动机的热效率，对固体火箭发动机喷管喉部和其它热端部件提高效率的追求，已经对未来高温材料提出了更高、更迫切的要求!并更紧密地依赖于高温材料的研究开发。而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、质量轻等优异性能!是最有希望替代金属材料而用于热机部件的候选材料。为此，世界各国竞相开展对陶瓷发动机的研究工作。美、欧、日等越来越多的气体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件当前对
8、高温结构陶瓷的研究主要集中于碳化硅，氮化硅，氧化铝，氧化锆等。尤其以氮化硅高温结构陶瓷最引人注目，这类陶瓷的综合性能较突出。它们有良好的高温强度!已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用!非常适于制作航天发动机涡轮转子叶片等高温受力部件。目前，国外已把氮化硅陶瓷材料作为高温结构的首选陶瓷材料。在军用和民用领域进行广泛、重点的研究与开发。陶瓷轴承陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件。由于具有金属轴承所无法比拟的优异性能，近十多年来在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业、高速机床等高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦的特殊环境下!陶
9、瓷轴承的作用正在被人们逐渐地认识。随着加工技术的不断进步，工艺水平的日益提高!陶瓷轴承的成本不断下降!已经从过去只在一些高、尖领域小范围内应用!逐步推广到可以接受的程度!陶瓷轴承全面应用的时代已经到来。陶瓷轴承突出的效果是较大幅度地提高了轴承的使用寿命和极限转速，为发展高速和超高速、高精密机床提供了基础零部件。除此以外，在高温、腐蚀、绝缘、真空等行业的应用也已取得了良好效果!可在高温、强酸、强碱等一些高腐蚀性介质中长期稳定地工作。近来，与半导体制造装置和计算机的CD-ROM及其硬盘等与信息工业相关的陶瓷轴承需求量不断增加。当今世界上著名的轴承企业无一不在开发、生产陶瓷轴承。而产品质量的高低!已
10、成为衡量其企业实力的一个重要标志。汽车零部件为满足汽车功能多样化的要求，人们把更多的目光寄希望于特种陶瓷。从最初开始采用陶瓷材料制作汽车用的绝缘装置到生产火花塞的绝缘子，又扩展到净化排气的氧传感器、蜂窝型催化剂载体等轿车减震装置是利用敏感陶瓷的正压电效应、逆压电效应和电致伸缩效应综合研制成功的智能减震器，尤其是高级轿车的减震装置!近年倍受关注。这类汽车减震装置由于采用高灵敏度陶瓷元件，具有识别路面且能做自我调节的功能。在轿车行驶中的感知与调节过程仅需20s即可完成，可以将轿车在粗糙路面形成的震动减至最低!让乘坐者感觉舒适，智能陶瓷雨刷由钛酸钡陶瓷的压敏效应制成!它能够自动感知雨量，并能将轿车挡
11、风玻璃上的雨刷自动调节到最佳速度。其它有些陶瓷传感元件!如热敏、压敏、湿敏、磁敏陶瓷材料制成的元件，还可对温度、湿度、结露、防冻等呈现出敏感的显示与自动控制调节，氧化锆陶瓷质氧传感器可靠性很高，作为净化排气的部件，用它测定排气中的二氧化碳浓度。再将该测定值反馈给发动机给气及燃料供给系统，以促进内燃机的燃烧经常保持在充分燃烧状态。这样可以达到显著的节能效果，堇青石陶瓷质蜂窝型催化载体亦称蜂窝陶瓷，具有低的热膨胀系数，呈多孔质薄型结构!它同样置于与氧传感器相同的温度、振动范围下，受到热应力的严酷考验而不致破坏。为使发动机在起动时完全燃烧，在发动机吸气侧装配有加热装置，即气门加热器，由钛酸钡陶瓷材料
12、制成。发动机一经发动即处在完全燃烧状态!从而达到提高热效率、节能及净化排气等功效。军事应用由于特种陶瓷集许多优点于一身，因此它在军事领域也有许多用途。在现代军事中，无论是海陆空或其它兵种的现代武器中都有用特种陶瓷制成的部件。如B4C陶瓷可作为飞机、车辆和人员的防弹装甲,用玻璃纤维和B4C复合材料制成的厚的B4C内衬可阻挡小口径的装甲弹的穿透作用。另外,宇宙飞船外壁的陶瓷隔热瓦即为玻璃纤维复合材料，具有轻质、耐热、耐冲击、低热导等优良性能，是理想的军用隔热材料特种陶瓷在导弹控制系统中也很有用途!在雷达天线上加装一个气动天线罩，可协调机械、热力、电气系统的功能，保证导弹正常运行。还有，火箭上需要的
13、特殊高温材料，很多也是用金属陶瓷制成的，美国对国防用嵌入式轻质陶瓷装甲的需求近几年有了很大增长。事件发生后!配合全世界的反恐怖主义活动，防弹服的需求成倍增长。五，新型陶瓷材料的研究近况与发展陶瓷膜材料近年来!陶瓷分离膜的研究开发已得到了人们的高度重视!并在液相分离与净化、气体分离与净化和膜反应器方面有着广泛的应用。涉及到环保、食品、化1功能陶瓷是指以电、磁、光、声、热力、化学和生物学信息的检测、转换、耦合、传输及存储功能为主要特征，这类介质材料通常具有一种或多种功能。与传统陶瓷相比，功能陶瓷具备了一些特殊性能(热、机械、化学、电磁、光)。其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘性、半导体性
14、、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等。一、电子陶瓷：电介质陶瓷、半导体陶瓷、和导电陶瓷；二、磁性陶瓷三、敏感陶瓷：热敏、压敏、湿敏、气敏、多敏等；四、超导陶瓷五、光学陶瓷六、生物陶瓷压电陶瓷陶瓷在外加力场作用下出现宏观的压电效应，称为压电陶瓷。压电陶瓷的优点是价格便宜，可以批量生产，能控制极化方向，添加不同成分，可改变压电特性。压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施
15、加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。换种解释：瓷片压缩，极化强度变小，释放部分吸附自由电荷，出现放电现象。F撤除，瓷片回复原状，极化强度变大，吸附一些自由电荷，出现充电现象。这种由机械能转变为电能的现象，称为正压电效应。在瓷片上施加与极化方向相同电场。极化强度增大，瓷片发生伸长形变。反之则发生缩短形变。这种由电能转变为机械能的现象，称为逆压电效应。压电陶瓷应用压电陶瓷制作工艺压电陶瓷的制作过程主要步骤：配料1纯度：对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料，有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结温度较低，且温区较宽。过低纯度原料杂质多，不宜采用。2杂质含量：杂质允许量主要根据以下三点因素决定：1)杂质类型：有害杂质对材料绝缘、介电性等影响极大的杂质，特别是异价离子。如B、C、P、S、Al等，愈少愈好。有利杂质与材料A、B位离子电价相同、半径接近，能形成置换固溶的杂质。如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Sn4+、Hf4+等离子，
