《陶瓷的分类及特点》PPT课件

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1、第八章陶瓷材料Ceramics陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。第一节概述按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷普通陶瓷又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。一、陶瓷材料的分类与生产（一）分类特种陶瓷是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物。如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。按用途分类日用陶瓷工业陶瓷工程结构陶瓷功能陶瓷高强度陶瓷高温陶瓷压电陶瓷磁

2、性陶瓷半导体陶瓷生物陶瓷按性能可将陶瓷分特种陶瓷可按化学组成分为氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷金属陶瓷（硬质合金）坯料制备通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。（二）陶瓷制品的生产陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制备、成型、烧结成型将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。烧结生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理

3、化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。8.2工程结构陶瓷材料又称传统陶瓷、粘土陶瓷。这种陶瓷以天然硅酸盐矿物，如粘土、长石、石英等为主要原料配制、烧结而成的。主晶相为莫来石晶体（3Al2O3﹒2SiO2），占25～30％，次晶相为SiO2；玻璃相约为35～60％；气相为1～3％。一、普通陶瓷硬度高，不会氧化生锈，不导电，耐1200℃高温，加工成型性好，成本低廉。玻璃相较多，强度较低，在较高温度下易软化，故耐高温及绝缘性不及其它陶瓷。性能特点日用陶瓷工业上主

4、要用作绝缘的电瓷绝缘子和耐酸、碱的容器、反应塔管道等，还可用于受力不大，工作温度在200℃以下的结构零件。应用二、特种陶瓷以Al2O3为主要成分，含少量SiO2的陶瓷。根据Al2O3含量不同，分为75瓷（）又称刚玉-莫来石瓷；95瓷、99瓷，又称刚玉瓷。Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工艺愈复杂，成本愈高。（一）氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷的强度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉强度可达250MPa；耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600℃下长期工作，在空

5、气中的最高使用温度达1980℃；耐蚀性和绝缘性好；脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。主要用于制作内燃机火花塞，火箭、导弹的导流罩，石油化工泵的密封环，耐磨零件，如轴承、纺织机上的导纱器，合成纤维用的喷嘴等，作冶炼金属用的坩埚等。以Si3N4为主要成分；按生产工艺不同，分为热压烧结氮化硅陶瓷和反应烧结氮化硅陶瓷；热压烧结氮化硅陶瓷以Si3N4粉为原料，加入少量添加剂，装入石墨模具中，在1600～1700℃高温和20～30MPa的高压下烧结成型，得到组织致密，气孔率接近0的氮化硅陶瓷。因受石墨模具所限制，只能加工形状简

6、单的制品。（二）氮化硅陶瓷反应烧结氮化硅陶瓷以硅粉或硅粉与Si3N4粉的混合料，压制成型后，放入渗氮炉中进行渗氮处理，直到所有的硅都形成氮化硅，得到尺寸相当精密的氮化硅制品。但此制品中有20～30％的气孔，故强度不及热压烧结制品，与95瓷相近。性能优异，易于加工。硬度高，摩擦系数小（0.1～0.2），有自润滑性，是极优的耐磨材料；蠕变抗力高，热胀系数小，抗热振性能在陶瓷中是最好的；化学稳定性好，除氢氟酸外，能耐各种酸、王水和碱液的腐蚀，也能抗熔融金属的侵蚀；因氮化硅是共价键晶体，既无自由电子也无离子，具有优异的电绝缘性能。性能特

7、点反应烧结氮化硅陶瓷主要用于耐磨、耐高温，耐腐蚀，形状复杂且尺寸精度高的制品。如石油化工泵的密封环、高温轴承、热电偶套管、燃气轮机转子叶片等；热压烧结氮化硅陶瓷用于制造形状简单的耐磨、耐高温零件和工具。如切削刀具、转子发动机刮片、高温轴承等。应用主晶相SiC，有反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷；高温强度高，工作温度可达1600～1700℃1400℃时，抗弯强度为500～600MPa；有很好的导热性、热稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性，且耐辐射；是良好的高温结构材料，主要用于制作火箭喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管

8、，燃气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。（三）碳化硅陶瓷主晶相BN，共价晶体，晶体结构为六方结构，有白石墨之称；良好的耐热性和导热性，热导率与不锈钢相当，热胀系数比金属和其它陶瓷低得多，故抗热振性和热稳定性好；高温绝缘性好，2000℃仍是绝缘体，是理