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1、陶瓷是各种无机非金属资料的总称，是陶瓷是各种无机非金属资料的总称，是现代工业固体资料的三大支柱之一，是许多现代工业固体资料的三大支柱之一，是许多高新技术领域中不可短少的关键资料。高新技术领域中不可短少的关键资料。陶瓷在汽车上的运用很广，如耐高温、陶瓷在汽车上的运用很广，如耐高温、高压的火花塞，陶瓷发动机等。高压的火花塞，陶瓷发动机等。第7章 精细陶瓷一、陶瓷的分类一、陶瓷的分类1.1.传统陶瓷传统陶瓷 以天然的硅酸盐矿物为原料烧制而成，也以天然的硅酸盐矿物为原料烧制而成，也叫硅酸盐陶瓷，主要用于日用、建筑、卫生陶叫硅酸盐陶瓷，主要用于日用、建筑、卫生陶瓷制品以及工业上运用的高低压电瓷、耐酸及瓷
2、制品以及工业上运用的高低压电瓷、耐酸及过滤陶瓷等。过滤陶瓷等。第一节 陶瓷的分类、组成及性能2.2.精细陶瓷精细陶瓷 区别于传统陶瓷，近代开展起来的各种区别于传统陶瓷，近代开展起来的各种陶瓷总称为精细陶瓷，也可称为新型陶瓷、陶瓷总称为精细陶瓷，也可称为新型陶瓷、高技术陶瓷或特种陶瓷。高技术陶瓷或特种陶瓷。第一节 陶瓷的分类、组成及性能按性能分按性能分 分分为高高强度陶瓷、高温陶瓷、度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、压电陶瓷、陶瓷、电介介质陶陶瓷、光学陶瓷、半瓷、光学陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、体陶瓷、磁性陶瓷、卫生陶瓷。生陶瓷。 按用途分按用途分 分分为构造陶瓷和功能陶
3、瓷。构造陶瓷和功能陶瓷。第一节 陶瓷的分类、组成及性能 按化学按化学组成分成分 分分为氧化物氧化氧化物氧化铝、氧、氧化化锆、氧化、氧化镁陶瓷；氮化物氮化陶瓷；氮化物氮化铝、氮、氮化硅、氮化硼陶瓷；碳化物碳化硅、碳化硅、氮化硼陶瓷；碳化物碳化硅、碳化硼陶瓷；复合陶瓷氧氮化硅化硼陶瓷；复合陶瓷氧氮化硅铝陶瓷、陶瓷、镁铝尖晶石陶瓷、尖晶石陶瓷、锆钛酸酸铝镧陶瓷；金属陶瓷；金属陶瓷和陶瓷和纤维加加强陶瓷。陶瓷。第一节 陶瓷的分类、组成及性能二、陶瓷的组织构造二、陶瓷的组织构造 由晶相、玻璃相、气相组成。各相的组成、由晶相、玻璃相、气相组成。各相的组成、数量、外形和分布都会影响陶瓷的性能。数量、外形和分
4、布都会影响陶瓷的性能。第一节 陶瓷的分类、组成及性能1 1晶相晶相 是陶瓷的根本组成。主要有两种是陶瓷的根本组成。主要有两种晶体构造，即离子键构成的离子晶体和共价键晶体构造，即离子键构成的离子晶体和共价键组成的共价晶体。它们都具有很高的结合能。组成的共价晶体。它们都具有很高的结合能。第一节 陶瓷的分类、组成及性能2 2玻璃相玻璃相 陶瓷烧结时，各组成物和杂陶瓷烧结时，各组成物和杂质经物理化学反响构成的液相，冷凝后仍为质经物理化学反响构成的液相，冷凝后仍为非晶态构造的部分。分布在晶相之间，起粘非晶态构造的部分。分布在晶相之间，起粘结晶体、填充气孔空隙和抑制晶粒长大的作结晶体、填充气孔空隙和抑制晶
5、粒长大的作用。用。3 3气相气相 即陶瓷中残留的气体构成的气孔。即陶瓷中残留的气体构成的气孔。第一节 陶瓷的分类、组成及性能三、陶瓷的性能三、陶瓷的性能1 1力学性能力学性能 高硬度、高耐磨性，几乎高硬度、高耐磨性，几乎没有塑性，完全是脆性断裂，冲击韧度和断没有塑性，完全是脆性断裂，冲击韧度和断裂韧度很低。抗拉强度低，但抗压强度较高。裂韧度很低。抗拉强度低，但抗压强度较高。弹性模量高，可达金属的数倍。弹性模量高，可达金属的数倍。第一节 陶瓷的分类、组成及性能2 2热性能热性能 熔点高，高温强度好。耐高熔点高，高温强度好。耐高温，不氧化，高温抗蠕变才干强。热膨胀系温，不氧化，高温抗蠕变才干强。热
6、膨胀系数低，导热性小，高温绝热性好，但抗热震数低，导热性小，高温绝热性好，但抗热震性差，温度猛烈变化时易破裂。性差，温度猛烈变化时易破裂。第一节 陶瓷的分类、组成及性能3 3化学性能化学性能 对酸、碱、盐有良好抗蚀对酸、碱、盐有良好抗蚀才干，化学稳定性很高。才干，化学稳定性很高。第一节 陶瓷的分类、组成及性能4 4电性能电性能 陶瓷都有较好的电绝缘性能，陶瓷都有较好的电绝缘性能，可直接作绝缘资料，也可做半导体资料。可直接作绝缘资料，也可做半导体资料。第一节 陶瓷的分类、组成及性能 精细陶瓷以精制高纯化工产品为原料，精细陶瓷以精制高纯化工产品为原料，采用各种先进的成型、烧结或其它工艺制成。采用各
7、种先进的成型、烧结或其它工艺制成。在热学上具有耐热、隔热、导热、集热等特在热学上具有耐热、隔热、导热、集热等特性；在力学上具有硬质、耐磨、高温强度高、性；在力学上具有硬质、耐磨、高温强度高、光滑性、耐热低膨胀性；在化学上具有强的光滑性、耐热低膨胀性；在化学上具有强的化学稳定性、耐强酸强碱等腐蚀性、催化剂化学稳定性、耐强酸强碱等腐蚀性、催化剂作用；在电磁学上具有绝缘性、导电性、压作用；在电磁学上具有绝缘性、导电性、压电性、半导体性、磁性、介电性、离子导电电性、半导体性、磁性、介电性、离子导电性、电子发射性等。性、电子发射性等。第二节 精细陶瓷简介一氧化铝陶瓷一氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷又称高铝陶瓷，
8、主要成分是氧化铝陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是A1203A1203和和SiO2SiO2。A1203A1203含量越高性能越好，按含量越高性能越好，按A1203A1203的含量分为的含量分为7575瓷、瓷、8585瓷、瓷、9696瓷、瓷、9999瓷等。瓷等。第二节 精细陶瓷简介 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 的特性的特性 1 1氧化铝陶瓷强硬度高氧化铝陶瓷强硬度高 2 2氧化铝陶瓷脆性大氧化铝陶瓷脆性大 3 3氧化铝陶瓷高温性能好氧化铝陶瓷高温性能好 4 4氧化铝瓷的耐磨性好氧化铝瓷的耐磨性好第二节 精细陶瓷简介二氮化硅陶瓷二氮化硅陶瓷( (一一) )氮化硅消氮化硅消费方法方法1.1.反响反响烧结法法 将
9、硅粉或硅粉与将硅粉或硅粉与Si3N4Si3N4粉混合成型后，放粉混合成型后，放入氮化炉中于入氮化炉中于12001200预氮化，然后可以用机氮化，然后可以用机械加工的方法加工成所需求的尺寸外形，最械加工的方法加工成所需求的尺寸外形，最后再放人炉中在后再放人炉中在14001400进展展20202525小小时的最的最终氮化，成氮化，成为尺寸准确的制品。尺寸准确的制品。第二节 精细陶瓷简介2.2.热压烧结法法 在在Si3N4Si3N4粉中参与少量促粉中参与少量促进烧结的添加的添加剂如氧化如氧化镁，装入石墨制造的，装入石墨制造的模具中，在模具中，在1600160017001700和和2 23107Pa3
10、107Pa条件条件下下烧结，得到几乎没有气相的致密制品。，得到几乎没有气相的致密制品。第二节 精细陶瓷简介二氮化硅陶瓷性能和运用 1氮化硅稳定性好 2氮化硅硬度高 3氮化硅耐磨性好 4氮化硅热胀系数小 5氮化硅组织致密 6制造特殊性能零件 7制造刀具第二节 精细陶瓷简介三碳化硅陶瓷三碳化硅陶瓷 碳化硅粉是把石英、碳和木屑装入碳化硅粉是把石英、碳和木屑装入电弧弧炉中，在炉中，在1900190020002000的高温下合成的。的高温下合成的。第二节 精细陶瓷简介1 1碳化硅陶瓷消费方式碳化硅陶瓷消费方式 碳化硅和氮化硅一样，消费方式也有反碳化硅和氮化硅一样，消费方式也有反响烧结和热压烧结两种。响烧
11、结和热压烧结两种。 2 2碳化硅陶瓷特性碳化硅陶瓷特性 高温强度大，热传导才干高，热稳定性、高温强度大，热传导才干高，热稳定性、耐蚀性、耐磨性、抗蠕变性优良。耐蚀性、耐磨性、抗蠕变性优良。第二节 精细陶瓷简介3 3、碳化硅陶瓷的运用、碳化硅陶瓷的运用 碳化硅用于火箭尾喷嘴、浇注金属用的碳化硅用于火箭尾喷嘴、浇注金属用的喉嘴、热电偶套管、炉管、燃气轮机的叶片、喉嘴、热电偶套管、炉管、燃气轮机的叶片、轴承等零件。及高温下热交换器资料、核燃轴承等零件。及高温下热交换器资料、核燃料的包封资料和制造各种泵的密封圈。料的包封资料和制造各种泵的密封圈。第二节 精细陶瓷简介四氮化硼陶瓷四氮化硼陶瓷 氮化硼晶体
12、构造与石墨氮化硼晶体构造与石墨类似，性能也有似，性能也有很多相近之很多相近之处，又称，又称“白石墨。有良好的耐白石墨。有良好的耐热性、性、热稳定性、定性、导热性、高温介性、高温介电强度，度，是理想的散是理想的散热资料和高温料和高温绝缘资料。料。第二节 精细陶瓷简介 氮化硼化学稳定性好，能抵抗大部分熔氮化硼化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的侵蚀。有很好的自光滑性。硬度低，融金属的侵蚀。有很好的自光滑性。硬度低，可进展机械加工。可进展机械加工。 用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、热电偶套
13、管及玻璃成型模具等。热电偶套管及玻璃成型模具等。第二节 精细陶瓷简介五氧化物陶瓷五氧化物陶瓷氧化氧化锆陶瓷陶瓷 氧化氧化锆具有高具有高强度和度和韧性、性、高硬度和耐磨性以及高抗化学腐高硬度和耐磨性以及高抗化学腐蚀性，性，导热系数小。可用做刀具、隔系数小。可用做刀具、隔热资料，以及做滑料，以及做滑动零部件，如拔零部件，如拔丝模、模、轴承、承、喷嘴、嘴、泵部件、部件、粉碎机部件等。粉碎机部件等。第二节 精细陶瓷简介氧化锆陶瓷第二节 精细陶瓷简介氧化氧化铍陶瓷陶瓷 氧化氧化铍陶瓷陶瓷导热性好，抗性好，抗热冲冲击性好，适于做高性好，适于做高频电炉的坩炉的坩埚。还可用可用做激光管、晶体管散做激光管、晶体
14、管散热片、集成片、集成电路的外壳路的外壳和基片等。和基片等。第二节 精细陶瓷简介汽车陶瓷电路板汽车陶瓷电路板第二节 精细陶瓷简介氧化氧化镁陶瓷陶瓷 氧化氧化镁陶瓷是典型的碱性耐陶瓷是典型的碱性耐火火资料，用于冶料，用于冶炼高高纯度度铁、铁合金、合金、铜、铝、镁等以及熔化高等以及熔化高纯度度铀、钍及其合金。及其合金。但机械但机械强度低、度低、热稳定性差、易水解。定性差、易水解。第二节 精细陶瓷简介 精细陶瓷具有各种优良的特性，运用于精细陶瓷具有各种优良的特性，运用于汽车上，可以有效地降低车辆的分量、提高汽车上，可以有效地降低车辆的分量、提高发动机的热效率、降低油耗，减少排气污染、发动机的热效率、
15、降低油耗，减少排气污染、提高易损件寿命、完善汽车智能性功能等都提高易损件寿命、完善汽车智能性功能等都有重要意义。有重要意义。第三节 陶瓷在汽车上的运用保时捷的陶瓷刹车保时捷的陶瓷刹车第三节 陶瓷在汽车上的运用保保时时捷捷陶陶瓷瓷复复合合制制动动第三节 陶瓷在汽车上的运用奥奥迪迪A A8 8陶陶瓷瓷制制动动刹刹车车盘盘第三节 陶瓷在汽车上的运用汽汽车车蜂蜂窝窝陶陶瓷瓷第三节 陶瓷在汽车上的运用汽汽车车陶陶瓷瓷载载体体催催化化剂剂第三节 陶瓷在汽车上的运用尾气用蜂窝陶瓷载体尾气用蜂窝陶瓷载体第三节 陶瓷在汽车上的运用汽汽车车大大灯灯陶陶瓷瓷插插座座第三节 陶瓷在汽车上的运用汽车陶瓷灯座汽车陶瓷灯座
16、第三节 陶瓷在汽车上的运用1 1陶瓷陶瓷纤维活塞活塞 用氮化硅陶瓷用氮化硅陶瓷资料制成的陶瓷料制成的陶瓷纤维活塞，活塞，耐磨性好，可以有效地防止耐磨性好，可以有效地防止铝合金活塞由于合金活塞由于热膨膨胀系数大而系数大而产生的生的“冷敲冷敲热拉景象。拉景象。第三节 陶瓷在汽车上的运用2 2陶瓷气门、气门座、摇臂零件陶瓷气门、气门座、摇臂零件 精细陶瓷可用于制造气门、气门座、摇精细陶瓷可用于制造气门、气门座、摇臂等零件，以充分发扬其耐热性、耐磨性优臂等零件，以充分发扬其耐热性、耐磨性优良的特性。良的特性。第三节 陶瓷在汽车上的运用陶瓷机械构造件陶瓷机械构造件第三节 陶瓷在汽车上的运用陶陶瓷瓷机机械
17、械构构造造件件第三节 陶瓷在汽车上的运用3 3陶瓷火花塞，陶瓷火花塞，进、排气管、排气管 精精细陶瓷耐陶瓷耐蚀性性强，高温，高温热稳定性好，定性好，用作火花塞基体。陶瓷作用作火花塞基体。陶瓷作进、排气管，可以、排气管，可以接受接受800800900900的高温，取消隔的高温，取消隔热板，减少板，减少发动机体机体积，并使排气，并使排气净化效果提高化效果提高2 2倍。倍。第三节 陶瓷在汽车上的运用火花塞火花塞第三节 陶瓷在汽车上的运用火花塞火花塞第三节 陶瓷在汽车上的运用火花塞火花塞第三节 陶瓷在汽车上的运用4 4陶瓷传感器陶瓷传感器 功能性精细陶瓷主要用于汽车调控系统功能性精细陶瓷主要用于汽车调
18、控系统的敏感元件制造中，如稀空燃比熄灭传感器的敏感元件制造中，如稀空燃比熄灭传感器及传动安装传感器、温度传感器、废气传感及传动安装传感器、温度传感器、废气传感器包括浓差电池式氧化锆传感器、临界电器包括浓差电池式氧化锆传感器、临界电流式氧化锆传感器、半导体型氧化锆传感器、流式氧化锆传感器、半导体型氧化锆传感器、COCO传感器等、湿度传感器、压电性传感器传感器等、湿度传感器、压电性传感器爆震性传感器、超声波传感器、硅压力爆震性传感器、超声波传感器、硅压力传感器等。传感器等。第三节 陶瓷在汽车上的运用汽车陶瓷压力传感器第三节 陶瓷在汽车上的运用5 5陶瓷绝热发动机陶瓷绝热发动机 陶瓷发动机的汽缸套、
19、活塞、气门等熄陶瓷发动机的汽缸套、活塞、气门等熄灭室零件有灭室零件有4040为陶瓷资料制成，取消了散为陶瓷资料制成，取消了散热器和冷却安装，提高功率热器和冷却安装，提高功率1010，熄灭耗费，熄灭耗费降低降低3030。第三节 陶瓷在汽车上的运用陶陶瓷瓷密密封封环环第三节 陶瓷在汽车上的运用陶陶瓷瓷喷喷嘴嘴第三节 陶瓷在汽车上的运用第三节 陶瓷在汽车上的运用小结一、陶瓷的组织是由晶体相、玻璃相和气相一、陶瓷的组织是由晶体相、玻璃相和气相组成。陶瓷在力学性能上表现出突出的硬而组成。陶瓷在力学性能上表现出突出的硬而脆的特点。在热性能上表现出高熔点、高热脆的特点。在热性能上表现出高熔点、高热强性、高抗
20、氧化性，是有开展出路的高温资强性、高抗氧化性，是有开展出路的高温资料。另外，陶瓷的耐蚀性、绝缘性也都很好。料。另外，陶瓷的耐蚀性、绝缘性也都很好。小结二、常用精细陶瓷有氧化铝陶瓷、氮化硅陶二、常用精细陶瓷有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷包括氧化锆陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化镁陶包括氧化锆陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化镁陶瓷等。瓷等。三、在汽车上，利用精细陶瓷特性可以制造三、在汽车上，利用精细陶瓷特性可以制造陶瓷绝热发动机、气门、气门座、摇臂、汽陶瓷绝热发动机、气门、气门座、摇臂、汽油机点火系火花塞的基体，进、排气管，活油机点火系火花塞的基体，进、排气管，活塞、活塞环、喷嘴、轴承等零件以及汽车调塞、活塞环、喷嘴、轴承等零件以及汽车调控系统的敏感元件等。控系统的敏感元件等。
