陶瓷材料的分类及发展前景

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1、陶瓷材料的分类及发展前景学校：太原理工大学学院：材料科学与工程专业：无机0801姓名:孙佩摘要:根据陶瓷材料的不同特性及用途对其进行了较为准确的分类，并对各类陶瓷的应用进行了概述。通过对各类陶瓷特性及应用领域的总结，对陶瓷材料未来的发展作出了新的展望，揭示了陶瓷材料的应用方向及发展趋势。引言陶瓷材料在人类生活和现代化建设中是不可缺少的一种材料。它是继金属材料，非金属材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的材料之一。它兼有金属材料和高分子材料的共同优点，在不断改性的过程中，已经使它的易碎性有了很大的改善。陶瓷材料以其优异的性能在材料领域独树一帜，受到人们的高度重视，在未来的社会发展中将发挥非

2、常重要的作用。陶瓷材料按其性能及用途可分为两大类：结构陶瓷和功能陶瓷。现代先进陶瓷的性能稳定、高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐酸耐碱、耐蘑损、抗氧化以及良好的光学性能、声学性能、电磁性能、敏感性等性能远优于金属材料和高分子材料；而且，先进陶瓷是根据所要求的产品性能，经过严格的成分和生产工艺制造出来的高性能材料，因此可用于高温和腐蚀介质的环境当中，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。在此，笔者将对先进陶瓷的种类及应用领域做详细的介绍。1.结构陶瓷陶瓷材料优异的特性在于高强度、高硬度、高的弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗震性、高导热性能、低膨胀系数、质轻等特点，因而在很多场合逐渐取代

3、昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料所不可胜任的的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、陶瓷基复合材料。1.1氧化物陶瓷氧化物陶瓷主要包括氧化镁陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化披陶瓷、、氧化错陶瓷、氧化锡陶瓷、二氧化硅陶瓷、莫来石陶瓷，氧化物陶瓷最突出的优点是不存在氧化问题。氧化铝陶瓷，利用其机械强度较高，绝缘电阻较大的性能，可用作真空器件、装置瓷、厚膜和薄膜电路基板、可控硅和固体电路外壳、火花塞绝缘体等。利用其强度和硬度较大的性能，可用作磨料磨具、纺织瓷件、刀具等。氧化镁陶瓷具有良好的电绝缘性，属于弱碱性物质，几乎不被碱性物质侵蚀，对碱性金属熔渣有

4、较强的抗侵蚀能力。不少金属如铁、篠、铀、$±＞钥、镁、铜、钳等都不与氧化镁作用。因此，氧化镁陶瓷可用作熔炼金属的圮竭，浇注金属的模了，高温热电偶的保护管，以及高温炉的炉衬材料等。氧化镁在空气中易吸潮水化生成Mg(OH)2,在制造过程中必须注意。为了减少吸潮，应适当提高锻烧温度，增大粒度，也可增加一些添加剂，如TiCh、AbCh等。氧化披陶瓷具有与金属相似的良好的导热系数，约为209.34W/(m.k),可用来做散热器件；氧化披陶瓷还具有良好的核性能，对中子减速能力强，可用作原子反应堆的减速剂和防辐射材料；另外，利用它的高温比体积电阻较大的性质，可用来做高温绝缘材料；利用它的耐碱性，可以用来作冶

5、炼稀有金属和高纯金属披、钳、锐的圮埸。氧化错陶瓷耐火度高，比热和导热系数小，是理想的高温绝缘材料；化学稳定性好，高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀。氧化箔圮竭用于冶炼金属及合金，如钳、耙、钏、铐的冶炼和提纯。对钢水很稳，是连续铸锭的耐火材料。氧化锡陶瓷热膨胀系数小，导热系数高，高温稳定性高，所以可以用来做高温导热材料。高温时的导电率高，可以用作高温导电材料。另外，氧化锡陶瓷抵抗玻璃液的侵蚀能力强，可做堵竭和玻璃电熔的电极。莫来石陶瓷机械强度较高，高温荷重下变形小，热膨胀系数小，抗冲击性好。可用来制造热电偶保护管、电绝缘管，高温炉衬，还可以用来制造多晶莫来石纤维，高频装置瓷的零件等。1.2非氧化物

6、陶瓷非氧化物陶瓷包括碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷等。非氧化物陶瓷不同于氧化物陶瓷，在自然界中存在的很少,需要人工来合成原料，然后再按陶瓷工艺制成成品。氮化物、碳化物、硫化物的标准生成自市焙一般都大于相应氧化物，说明生成的氧化物更为稳定。所以，在原料的合成和陶瓷烧结时，易牛成氧化物。氧化物原子间的化学键主要是离子键，非氧化物之间一般是键性很强的共价键，因此，非氧化物陶瓷难熔、难烧结。碳化硅陶瓷共价键性极强，在高温下仍保持高的键和强度，强度降低不明显，月•膨胀系数小，耐蚀性优良，可作高温结构零部件。碳化硅陶瓷由于熔点高、硬度大主要用作超硬材料、工具材料、耐磨材料，以及高温结构材料

7、；利用它导热系数高、膨胀系数低的特点，可作导热材料、发热材料等。碳化硅陶瓷主要应用于石油工业、化学工业、汽车、飞机、火箭、机械矿业、造纸工业、热处理、核工业、微电子工业、激光等行业。氮化物陶瓷种类很多，它包括氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化钛陶瓷等。氮化硅陶瓷具有耐高温、耐磨性，在陶瓷发动机中用于燃气轮机的转子、锭子和涡形管；由于抗震性好、耐腐蚀、摩擦系数小、热膨胀系数小等特点，广泛应用于