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  啊恒溫 2017-09-22 00:00:00

  陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料.它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點.可用作結構材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料. 分類 普通陶瓷材料 　　采用天然原料如長石、粘土和石英等燒結而成，是典型的硅酸鹽材料，主要組成元素是硅、鋁、氧，這三種元素占地殼元素總量的90%，普通陶瓷來源豐富、成本低、工藝成熟.這類陶瓷按性能特征和用途又可分為日用陶瓷、建筑陶瓷、電絕緣陶瓷、化工陶瓷等. 特種陶瓷材料 　　采用高純度人工合成的原料，利用精密控制工藝成形燒結制成，一般具有某些特殊性能，以適應各種需要.根據其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金屬陶瓷等；特種陶瓷具有特殊的力學、光、聲、電、磁、熱等性能.本節(jié)主要介紹特種陶瓷. 編輯本段性能特點力學性能 　　陶瓷材料是工程材料中剛度Z好、硬度Z高的材料，其硬度大多在1500HV以上.陶瓷的抗壓強度較高，但抗拉強度較低，塑性和韌性很差. 熱性能 　　陶瓷材料一般具有高的熔點（大多在2000℃以上），且在高溫下具有極好的化學穩(wěn)定性；陶瓷的導熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料.同時陶瓷的線膨脹系數比金屬低，當溫度發(fā)生變化時，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性. 電性能 　　大多數陶瓷具有良好的電絕緣性，因此大量用于制作各種電壓（1kV~110kV）的絕緣器件.鐵電陶瓷（鈦酸鋇BaTiO3）具有較高的介電常數，可用于制作電容器，鐵電陶瓷在外電場的作用下，還能改變形狀，將電能轉換為機械能（具有壓電材料的特性），可用作擴音機、電唱機、超聲波儀、聲納、YL用聲譜儀等.少數陶瓷還具有半導體的特性，可作整流器. 化學性能 　　陶瓷材料在高溫下不易氧化，并對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力. 光學性能 　　陶瓷材料還有獨特的光學性能，可用作固體激光器材料、光導纖維材料、光儲存器等，透明陶瓷可用于高壓鈉燈管等.磁性陶瓷（鐵氧體如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在錄音磁帶、唱片、變壓器鐵芯、大型計算機記憶元件方面的應用有著廣泛的前途. 編輯本段常用特種陶瓷材料 　　根據用途不同，特種陶瓷材料可分為結構陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷. 1．結構陶瓷 　　氧化鋁陶瓷主要組成物為Al2O3，一般含量大于45%.氧化鋁陶瓷具有各種優(yōu)良的性能.耐高溫，一般可要1600℃長期使用，耐腐蝕，高強度，其強度為普通陶瓷的2~3倍，高者可達5~6倍.其缺點是脆性大，不能接受突然的環(huán)境溫度變化.用途極為廣泛，可用作坩堝、發(fā)動機火花塞、高溫耐火材料、熱電偶套管、密封環(huán)等，也可作刀具和模具. 　　氮化硅陶瓷主要組成物是Si3N4，這是一種高溫強度高、高硬度、耐磨、耐腐蝕并能自潤滑的高溫陶瓷，線膨脹系數在各種陶瓷中Z小，使用溫度高達1400℃，具有極好的耐腐蝕性，除氫氟酸外，能耐其它各種酸的腐蝕，并能耐堿、各種金屬的腐蝕，并具有優(yōu)良的電絕緣性和耐輻射性.可用作高溫軸承、在腐蝕介質中使用的密封環(huán)、熱電偶套管、也可用作金屬切削刀具. 　　碳化硅陶瓷主要組成物是SiC，這是一種高強度、高硬度的耐高溫陶瓷，在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗彎強度，是目前高溫強度Z高的陶瓷，碳化硅陶瓷還具有良好的導熱性、抗氧化性、導電性和高的沖擊韌度.是良好的高溫結構材料，可用于火箭尾噴管噴嘴、熱電偶套管、爐管等高溫下工作的部件；利用它的導熱性可制作高溫下的熱交換器材料；利用它的高硬度和耐磨性制作砂輪、磨料等. 　　六方氮化硼陶瓷主要成分為BN，晶體結構為六方晶系，六方氮化硼的結構和性能與石墨相似，故有“白石墨”之稱，硬度較低，可以進行切削加工具有自潤滑性，可制成自潤滑高溫軸承、玻璃成形模具等. 2．工具陶瓷 　　硬質合金主要成分為碳化物和粘結劑，碳化物主要有WC、TiC、TaC、NbC、VC等，粘結劑主要為鈷（Co）.硬質合金與工具鋼相比，硬度高（高達87~91HRA），熱硬性好（1000℃左右耐磨性優(yōu)良），用作刀具時，切削速度比高速鋼提高4~7倍，壽命提高5~8倍，其缺點是硬度太高、性脆，很難被機械加工，因此常制成刀片并鑲焊在刀桿上使用，硬質合金主要用于機械加工刀具；各種模具，包括拉伸模、拉拔模、冷鐓模；礦山工具、地質和石油開采用各種鉆頭等. 　　金剛石天然金剛石（鉆石）作為名貴的裝飾品，而合成金剛石在工業(yè)上廣泛應用，金剛石是自然界Z硬的材料，還具備極高的彈性模量；金剛石的導熱率是已知材料中Z高的；金剛石的絕緣性能很好.金剛石可用作鉆頭、刀具、磨具、拉絲模、修整工具；金剛石工具進行超精密加工，可達到鏡面光潔度.但金剛石刀具的熱穩(wěn)定性差，與鐵族元素的親和力大，故不能用于加工鐵、鎳基合金，而主要加工非鐵金屬和非金屬，廣泛用于陶瓷、玻璃、石料、混凝土、寶石、瑪瑙等的加工. 　　立方氮化硼（CBN）具有立方晶體結構，其硬度高，僅次于金剛石，具熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性比金剛石好，可用于淬火鋼、耐磨鑄鐵、熱噴涂材料和鎳等難加工材料的切削加工.可制成刀具、磨具、拉絲模等 　　其它工具陶瓷尚有氧化鋁、氧化鋯、氮化硅等陶瓷，但從綜合性能及工程應用均不及上述三種工具陶瓷. 3．功能陶瓷 　　功能陶瓷通常具的特殊的物理性能，涉及的領域比較多，常用功能陶瓷的特性及應用見表. 　　常用功能陶瓷的組成、特性及應用 　　 種類 性能特征 主要組成 用途 介電陶瓷 絕緣性 Al2O3、Mg2SiO4 集成電路基板 熱電性 PbTiO3、BaTiO3 熱敏電阻 壓電性 PbTiO3、LiNbO3 振蕩器 強介電性 BaTiO3 電容器 光學陶瓷 熒光、發(fā)光性 Al2O3CrNd玻璃 激光 紅外透過性 CaAs、CdTe 紅外線窗口 高透明度 SiO2 光導纖維 電發(fā)色效應 WO3 顯示器 磁性陶瓷 軟磁性 ZnFe2O、γ-Fe2O3 磁帶、各種高頻磁心 硬磁性 SrO．6 Fe2O3 電聲器件、儀表及控制器件的磁芯 半導體陶瓷 光電效應 CdS、Ca2Sx 太陽電池 阻抗溫度變化效應 VO2、NiO 溫度傳感器 熱電子放射效應 LaB6、BaO 熱陰極 編輯本段應用 　　(一)工程塑料的開發(fā)利用 　　目前，主要的工程塑料制品已有10多種，其中聚酸胺、聚甲醛、聚磷酸酯、改性聚苯酸和熱塑性聚酯被稱為五大工程塑料．它們的產量較大．價格一般為傳統通用塑料的2—6倍．而聚摧硫酸等特種工程塑料的價格為通用塑料的5一10倍.以塑料代替鋼鐵、木材、水泥三大傳統基本材料，可以節(jié)省大量能源、人力和物力. 　　(二)合成橡膠的開發(fā)利用 　　由于生產合成橡膠的原料豐富，其良好的性能又可以滿足當代科技發(fā)展對材料提出的某些特殊要求，所以合成橡膠出現幾十年來，品種已很豐富，一般可將其分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩類.通用合成橡膠性能與天然橡膠相似，用于制造一般的橡膠制品，如各種輪胎、傳動帶、膠管等工業(yè)用品和雨衣、膠鞋等生活用品.特種合成橡膠具有耐高溫、耐低溫耐酸堿等優(yōu)點，多用于特殊環(huán)境和高科技領域，如航空、航天、軍事等方面. 　　(三)合成纖維的開發(fā)利用 　　合成纖維的品種有幾十種，但Z常見的是六大種：聚酸胺纖維(商品名尼龍)、聚胺纖維(商品名滌綸)、聚乙烯纖維(商品名腈綸)、聚丙烯纖維(商品名丙綸)、聚乙烯酸纖維(商品名維綸)、聚氯乙烯纖維(商品名氨綸). 　　高分子合成材料具有質量小、絕緣性能好等特點，所以發(fā)展很快，但又都有先天不足，即它們都在不同程度上對氧、熱和光有敏感性.但是，隨著高技術的迅速發(fā)展，高分子合成材料的大軍必將在經濟生活中扮演舉足輕重的角色. 　　四、陶瓷材料 　　陶瓷材料中已崛起了精細陶瓷，它以抗高溫、chao強度、多功能等優(yōu)良性能在新材料世界獨領風騷.精細陶瓷是指以精制的高純度人工合成的無機化合物為原料，采用精密控制工藝燒結的高性能陶瓷，因此又稱先進陶瓷或新型陶瓷.精細陶瓷有許多種，它們大致可分成三類. 　　(一)結構陶瓷. 　　這種陶瓷主要用于制作結構零件.機械工業(yè)中的一些密封件、軸承、刀具、球閥、缸套等都是頻繁經受摩擦而易磨損的零件，用金屬和合金制造有時也是使用不了多久就會損壞，而先進的結構陶瓷零件就能經受住這種“磨難”. 　　(二)電子陶瓷 　　指用來生產電子元器件和電子系統結構零部件的功能性陶瓷.這些陶瓷除了具有高硬度等力學性能外，對周圍環(huán)境的變化能“無動于衷”，即具有極好的穩(wěn)定性，這對電子元件是很重要的性能，另外就是能耐高溫. 　　(三)生物陶瓷 　　生物陶瓷是用于制造人體“骨骼一肌肉”系統，以修復或替換人體器官或組織的一種陶瓷材料. 　　精細陶瓷是新型材料特別值中得注意的一種，它有廣闊的發(fā)展前途.這種具有優(yōu)良性能的精細陶瓷，有可能在很大的范圍內代替鋼鐵以及其他金屬而得到廣泛應用，達到節(jié)約能源、提GX率、降低成本的目的；精細陶瓷和高分子合成材料相結合．可以使交通運輸工具輕量化、小型化和GX化. 　　精陶材料將成為名副其實的耐高溫的高強度材料，從而可用作包括飛機發(fā)動機在內的各種熱機材料、燃料電池發(fā)電部件材料、核聚變反應堆護壁材料、無公害的外燃式發(fā)動機材料等.精細陶瓷與高性能分子材料、新金屬材料、復合材料并列為四大新材料.有些科學家預言．由于精細陶瓷的出現，人類將從鋼鐵時代重新進入陶瓷時代 編輯本段更多信息 　　什么是陶瓷?什么是陶瓷材料 　　原來的陶瓷就是指陶器和瓷器的通稱.也就是通過成型和高溫燒結所得到的成型燒結體.傳統的陶瓷材料主要是指硅鋁酸鹽.剛開始的時候人們對硅鋁酸鹽的選擇要求不高，純度不大，顆粒的粒度也不均一，成型壓強不高.這時得到陶瓷稱為傳統陶瓷.后來發(fā)展到純度高，粒度小且均一，成型壓強高，進行燒結得到的燒結體叫做精細陶瓷. 　　接下來的階段，人們研究構成陶瓷的陶瓷材料的基礎，使陶瓷的概念發(fā)生了很大的變化.陶瓷內部的力學性能是與構成陶瓷的材料的化學鍵結構有關，在形成晶體時能夠形成比較強的三維網狀結構的化學物質都可以作為陶瓷的材料.這重要包括比較強的離子鍵的離子化合物，能夠形成原子晶體的單質和化合物，以及形成金屬晶體的物質.他們都可以作為陶瓷材料.其次人們借鑒三維成鍵的特點發(fā)展了纖維增強復合材料.更進一步拓寬了陶瓷材料的范圍.因此陶瓷材料發(fā)展成了可以借助三維成鍵的材料的通稱. 　　陶瓷的概念就發(fā)展成為可以借助三維成鍵的材料，通過成型和高溫燒結所得到的燒結體.（這個概念把玻璃也納入了陶瓷的范圍） 　　研究陶瓷的結構和性能的理論也得到了展開：陶瓷材料，內部微結構（微晶晶面作用，多孔多相分布情況）對力學性能的影響得到了發(fā)展.材料（光，電，熱，磁）性能和成形關系，以及粒度分布，膠著界面的關系也得到發(fā)展，陶瓷應當成為承載一定性能物質存在形態(tài).這里應該和量子力學，納米技術，表面化學等學科關聯起來.陶瓷學科成為一個綜合學科. 　　這種發(fā)展在一定程度上和高分子成型關聯起來.它們應當相互影響. 擴展閱讀： 1 開放分類： 新材料技術 我來完善 “陶瓷材料”相關詞條： 電子材料特種陶瓷金屬材料復合材料粉末冶金材料納米材料氧化物陶瓷電子材料 特種陶瓷 金屬材料 復合材料 粉末冶金材料 納米材料 氧化物陶瓷 望采納

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