《工程材料第2版 教学课件 ppt 作者 崔占全 孙振国 第五章 陶瓷材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料第2版 教学课件 ppt 作者 崔占全 孙振国 第五章 陶瓷材料（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 陶瓷材料,工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、 水泥等。随着现代科技的发展，出现了许多性能优良 的新型陶瓷。,陶瓷材料是除 金属和高聚物以 外的无机非金属 材料通称。,第一节 概述,一、陶瓷材料的分类 按使用的原材料分类 可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特 种陶瓷。按用途可分为日用陶瓷和工业陶瓷。按化学成 分分类 可将陶瓷材料分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮 化物陶瓷及其它化合物陶瓷。,二、陶瓷的制造工艺 陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高 温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。 1. 坯料制备 2. 成型 可塑法 注浆法 压制法 3. 烧结,陶瓷零件,第二节 常用工程结构陶瓷
2、材料,一、普通陶瓷 普通陶瓷是用粘土(Al2O32SiO22H2O)、长石 (K2OAl2O36SiO2，Na2OAl2O36SiO2)和石 英(SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。 其组织中主晶相为莫来石(3Al2O32SiO2)，占 2530%，玻璃相占3560%，气相占13%。,普通陶瓷加工成型性 好，成本低，产量大。 除日用陶瓷、瓷器外， 大量用于电器、化工、建 筑、纺织等工业部门。,二、特种陶瓷,1. 氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含有少量SiO2的陶瓷，又称高铝 陶瓷。,单相Al2O3陶瓷组织,根据Al2O3含量不同分为75瓷(含75%Al2O3，又称 刚玉
3、-莫来石瓷)、95瓷和99瓷，后两者又称刚玉瓷。 氧化铝陶瓷耐高温性能好，可使用到1950,。具 有良好的电绝缘性能及耐磨性。微晶刚玉的硬度极高 (仅次于金刚石).,2. 氧化锆陶瓷 氧化锆的晶型转变：立方相四方相单斜相。四方 相转变为单斜相非常迅速，引起很大的体积变化，易 使制品开裂。,部分稳定氧化锆的导热率 低，绝热性好；热膨胀系数 大，接近于发动机中使用的 金属，抗弯强度与断裂韧性 高，除在常温下使用外，已 成为绝热柴油机的主要侯选 材料，如发动机汽缸内衬、 推杆、活塞帽、阀座、凸轮、 轴承等。,部分稳定氧化锆制品,3. 氧化镁/钙陶瓷 通常是用热白云石矿石除去CO2而制成的。 4. 氧
4、化铍陶瓷 除具有一般陶瓷的性能特点外，氧化铍陶瓷最大 的特点是导热性好。 5. 氧化钍/铀陶瓷 是一类具有放射性的陶瓷。,（二）氮化物陶瓷 1. 氮化硅（Si3N4）陶瓷 氮化硅是由Si3N4四面体组成的共价键固体。 氮化硅的强度、比强度、比模量高；硬度仅次于金 刚石、碳化硼等；摩擦系数仅为0.10.2；热膨胀系 数小；抗热震性大大高于其他陶瓷材料；化学稳定性 高。,2. 氮化硼陶瓷 氮化硼陶瓷的主晶相是BN，属于共价键晶体。其 晶体结构与石墨相仿，为六方晶格，故有白石墨之称。 此类陶瓷具有良好的导热性和耐热性；热膨胀系数 小；绝缘性好；化学稳定性高；有自润性。,热压烧结氮化硅用于 形状简单、
5、精度要求 不高的零件，如切削 刀具、高温轴承等。,Si3N4轴承,（三）碳化物陶瓷 1. 碳化硅（SiC）陶瓷 碳化硅是用石英沙 (SiO2)加焦碳直接加热至 高温还原而成： SiO2+3CSiC+2CO。,碳化硅的烧结工艺也有热压和反应烧结两种。由于 碳化硅表面有一层薄氧化膜，因此很难烧结，需添加 烧结助剂促进烧结，常加的助剂有硼、碳、铝等。,常压烧结碳化硅,碳化硅陶瓷用于制造火箭 喷嘴、浇注金属的喉管、热 电偶套管、炉管、燃气轮机 叶片及轴承，泵的密封圈、 拉丝成型模具等。,2. 碳化物陶瓷 碳化物陶瓷的硬度极高，抗磨粒磨损能力很强， 熔点高达2450左右。但在高温下会氧化，其使用 温度限
6、定在900 以下。主要用途是制作磨料。 3. 其它碳化物陶瓷 碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钨等陶瓷的熔点 和硬度都很高，所以通常作高温材料。 （四）硼化物陶瓷 最常见的硼化物陶瓷包括硼化铬、硼化钼、硼化 钛、硼化钨等。特点是硬度高，耐蚀性好。,第三节 金属陶瓷（硬质合金）,金属陶瓷是以金属氧化物或金属碳化物为主要成 分，再加入适量的金属粉末通过粉末冶金方法制 成，具有金属某些性质的陶瓷。 一、粉末冶金方法及其应用 金属材料利用粉末经过压制成型并经烧结而制成 零件或毛坯的方法称为粉末冶金法。 主要应用： （1）减磨材料（2）结构材料（3）高熔点材料,二、金属陶瓷,（一）硬质合金的性能特点 （1）
7、高硬度、耐磨性好、高热硬性 这是硬质合 金的主要性能特点。 （2）抗压强度、弹性模量高 此外，硬质合金还有良好耐蚀性和抗氧化性， 热膨胀因素比钢低。抗弯强度低、脆性大、导热性 差是硬质合金的主要缺点。 （二）硬质合金的分类、编号和应用,硬质合金分类及编号 （1）钨钴类硬质合金 是由碳化钨和钴组成，常用代号有YG3、YG6、 YG8等。数字表示钴的质量百分含量。 （2）钨钴钛类硬质合金 是由碳化钨、碳化钛和钴组成，常用代号有YT5、 YT15、YT30。数字表示碳化钛的质量百分含量。 （3）通用硬质合金 是在成分中添加TaC或NbC来取代部分TiC。常用 代号有YW1、YW2。,2. 硬质合金的应用 硬质合金有着广泛的应用：切削刀具、冷作模具、 量具、耐磨零件等。 （三）钢结硬质合金 钢结硬质合金是以一种或几种碳化物（WC、TiC） 等为硬化相，以合金钢粉末为粘结剂，经配料、压型、 烧结而成。 钢结硬质合金具有与钢一样的可加工能力，可以锻 造、焊接和热处理。 脆性大、韧性低、难以加工成型是制约工程结构陶 瓷发展及应用的主要原因。,
