第十章典型的陶瓷材料-rhp

1、第一節(jié)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷第二節(jié)第二節(jié) 功能陶瓷功能陶瓷第三節(jié)第三節(jié) 陶瓷耐火材料陶瓷耐火材料第四節(jié)第四節(jié) 玻玻 璃璃第七章 典型的陶瓷材料第一節(jié) 結(jié)構(gòu)陶瓷q 陶瓷的分類陶瓷的分類氧化物陶瓷（氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等）等）碳化物陶瓷（碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等）等）氮化物陶瓷（氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等）等）新型碳化物陶瓷（新型碳化物陶瓷（C3N4等）等）硼化物陶瓷（硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等）等）復(fù)合陶瓷（復(fù)合陶瓷（3Al2O32SiO2(莫來石莫來石) 等）等）普通陶瓷（硅酸鹽材料）普通陶瓷（硅酸鹽材料）特種陶瓷（人工合成材料）特種陶瓷（人工

2、合成材料）結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷功能陶瓷功能陶瓷陶瓷耐火材料陶瓷耐火材料玻玻 璃璃 氧化鋁有十多種同素異構(gòu)體，但常見的主要有三種：氧化鋁有十多種同素異構(gòu)體，但常見的主要有三種：-Al2O3、-Al2O3 、-Al2O3 。 -Al2O3屬于尖晶石型（立方）結(jié)構(gòu)，高溫時(shí)不穩(wěn)定，屬于尖晶石型（立方）結(jié)構(gòu)，高溫時(shí)不穩(wěn)定，在在1600轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3 。 -Al2O3 屬于六方系，穩(wěn)定屬于六方系，穩(wěn)定性好，在熔點(diǎn)性好，在熔點(diǎn)2050 之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。q 氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷 Al2O3少量少量SiO2。根據(jù)。根據(jù)Al2O3含量可分為剛玉含量可分為剛玉-莫來莫來瓷（瓷（75瓷，

3、瓷，wAl2O3=75%）和剛玉瓷（）和剛玉瓷（95瓷，瓷，99瓷）。瓷）。原料煅燒原料煅燒配料配料球磨球磨成形成形燒結(jié)燒結(jié)1）高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性：）高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性：裝飾瓷，噴嘴、火箭、導(dǎo)彈裝飾瓷，噴嘴、火箭、導(dǎo)彈的導(dǎo)流罩的導(dǎo)流罩 ；2）高硬度、高耐磨性：）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，軸承，切削工具，模具，磨料，軸承，人造寶石；人造寶石； 3）低的介電損耗、高電阻率、高絕緣性：）低的介電損耗、高電阻率、高絕緣性：火花塞，電火花塞，電 路基板，管座；路基板，管座； 4）熔點(diǎn)高、抗腐蝕：）熔點(diǎn)高、抗腐蝕：耐火材料，坩堝，爐管，熱電偶耐火材料，坩堝，爐管，熱電偶保護(hù)套等；保護(hù)套等；

4、5）離子導(dǎo)電性：）離子導(dǎo)電性：太陽能電池材料和蓄電池材料等。太陽能電池材料和蓄電池材料等。 6）生物相容性：）生物相容性：還可用于制作人工骨骼和人造關(guān)節(jié)等。還可用于制作人工骨骼和人造關(guān)節(jié)等。q 氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷m-ZrO2：單斜晶系（：單斜晶系（1170）t- ZrO2：四方晶系（：四方晶系（11702370 ）c-ZrO2：立方晶系（：立方晶系（23702715 ） 備注：備注：氧化鋯熔點(diǎn)為氧化鋯熔點(diǎn)為2715 。1）熱導(dǎo)率小，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性高：）熱導(dǎo)率小，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性高：可用于高可用于高溫絕緣材料、耐火材料，如熔煉鉑和銠等金屬的坩堝、溫絕緣材料、耐火材料，如熔煉鉑和銠

5、等金屬的坩堝、噴嘴、閥心、密封器件等：噴嘴、閥心、密封器件等：2）硬度高，耐磨性好：）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高爾夫球棍頭等。剪刀、高爾夫球棍頭等。3）具有敏感特性：）具有敏感特性：可做氣敏元件，還可作為高溫燃料可做氣敏元件，還可作為高溫燃料電池固體電解隔膜、鋼液測氧探頭等。電池固體電解隔膜、鋼液測氧探頭等。q 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷 以以SiC為主要成分的陶瓷。為主要成分的陶瓷。 具有很高的高溫強(qiáng)度，在具有很高的高溫強(qiáng)度，在1400時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持在在500600MPa，工作溫度可達(dá)，工作溫度可達(dá)1700；有很好的熱穩(wěn)；有很好

6、的熱穩(wěn)定性、抗蠕變性、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)熱性、耐定性、抗蠕變性、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)熱性、耐輻射性。輻射性。 制作火箭尾噴管噴嘴、澆注金屬的澆道口、軸承、制作火箭尾噴管噴嘴、澆注金屬的澆道口、軸承、軸套、密封閥片、軋鋼用導(dǎo)輪、內(nèi)燃機(jī)器件、熱電偶保軸套、密封閥片、軋鋼用導(dǎo)輪、內(nèi)燃機(jī)器件、熱電偶保護(hù)套管、爐管、核燃料包封材料等。護(hù)套管、爐管、核燃料包封材料等。q 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 以以Si3N4為主要成分的陶瓷。為主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系數(shù)小，耐磨氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系數(shù)小，耐磨性好，抗熱振性大大高于其它陶瓷。它具有優(yōu)良的化學(xué)性好，抗熱振性大大高于

7、其它陶瓷。它具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐除氫氟酸、氫氧化鈉外的其他酸和堿性溶穩(wěn)定性，能耐除氫氟酸、氫氧化鈉外的其他酸和堿性溶液的腐蝕，以及抗熔融金屬的侵蝕。它還具有優(yōu)良的絕液的腐蝕，以及抗熔融金屬的侵蝕。它還具有優(yōu)良的絕緣性能。緣性能。 用于制造切削刀具、高溫軸承、泵密封環(huán)、熱電用于制造切削刀具、高溫軸承、泵密封環(huán)、熱電偶保護(hù)套、缸套、活塞頂、電磁泵管道和閥門等。偶保護(hù)套、缸套、活塞頂、電磁泵管道和閥門等。第二節(jié) 功能陶瓷q 鐵電陶瓷鐵電陶瓷 有些陶瓷的晶粒排列是不規(guī)則的，但在外電場作用有些陶瓷的晶粒排列是不規(guī)則的，但在外電場作用下，不同取向的電疇開始轉(zhuǎn)向電場方向，材料出現(xiàn)自發(fā)下，不同取向的電疇

8、開始轉(zhuǎn)向電場方向，材料出現(xiàn)自發(fā)極化，在電場方向呈顯一定電場強(qiáng)度，這類陶瓷稱為鐵極化，在電場方向呈顯一定電場強(qiáng)度，這類陶瓷稱為鐵電陶瓷，廣泛應(yīng)用的鐵電材料有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸電陶瓷，廣泛應(yīng)用的鐵電材料有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁等。鋁等。 鐵電陶瓷應(yīng)用最多的是鐵電陶瓷電容器，還可用于鐵電陶瓷應(yīng)用最多的是鐵電陶瓷電容器，還可用于制造壓電元件、熱釋電元件、電光元件、電熱器件等。制造壓電元件、熱釋電元件、電光元件、電熱器件等。q 壓電陶瓷壓電陶瓷 鐵電陶瓷在外加電場作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應(yīng)，鐵電陶瓷在外加電場作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應(yīng)，稱為壓電陶瓷。目前所用的壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦稱為壓電陶瓷。目前所用

9、的壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁、鋯鈦酸鉛等。酸鉛、鋯酸鋁、鋯鈦酸鉛等。 壓電陶瓷在工業(yè)、國防及日常生活中應(yīng)用十分廣泛。壓電陶瓷在工業(yè)、國防及日常生活中應(yīng)用十分廣泛。如壓電換能器、壓電馬達(dá)、壓電變壓器、電聲轉(zhuǎn)換器件如壓電換能器、壓電馬達(dá)、壓電變壓器、電聲轉(zhuǎn)換器件等。利用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為等。利用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件稱為換能器。機(jī)械能的元件稱為換能器。q 氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷 ZrO2中加入中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧離子擴(kuò)散等后，提供了氧離子擴(kuò)散的通道，所以為氧離子導(dǎo)體。氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷主的通道，所以為

10、氧離子導(dǎo)體。氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷主要用于氧敏傳感器和高溫燃料電池的固體電解質(zhì)。要用于氧敏傳感器和高溫燃料電池的固體電解質(zhì)。q 生物陶瓷生物陶瓷 氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。 導(dǎo)電性介于導(dǎo)電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料。主要導(dǎo)電性介于導(dǎo)電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料。主要有鈦酸鋇陶瓷，具有正電阻溫度系數(shù)，應(yīng)用非常廣泛。有鈦酸鋇陶瓷，具有正電阻溫度系數(shù)，應(yīng)用非常廣泛。如用于電動(dòng)

11、機(jī)、收錄機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、變壓器、烘如用于電動(dòng)機(jī)、收錄機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、變壓器、烘干機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、電烙鐵、彩電消磁、燃料的發(fā)熱體、阻干機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、電烙鐵、彩電消磁、燃料的發(fā)熱體、阻風(fēng)門、化油器、功率計(jì)、線路溫度補(bǔ)償?shù)?。風(fēng)門、化油器、功率計(jì)、線路溫度補(bǔ)償?shù)?。q 半導(dǎo)體陶瓷半導(dǎo)體陶瓷第三節(jié) 陶瓷耐火材料 陶瓷耐火材料的重要性能指標(biāo)是：低溫強(qiáng)度、高溫陶瓷耐火材料的重要性能指標(biāo)是：低溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、體密度、孔隙率等。強(qiáng)度、體密度、孔隙率等。酸性耐火材料（以酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3為主）為主）堿性耐火材料（如堿性耐火材料（如MgO、CaO等）等）第四節(jié) 玻 璃主 要原 料反應(yīng)條件玻璃窯中

12、發(fā)生的主要反應(yīng)成分純堿石灰石石英高 溫Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定型態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定型態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)。稱為玻璃態(tài)物質(zhì)。種 類特 性用 途普通玻璃普通玻璃再高溫下易軟化再高溫下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強(qiáng)度大，濾光強(qiáng)度大，濾光化學(xué)儀器，高壓水銀燈，紫外化學(xué)儀器，高壓水銀燈，紫外燈，光導(dǎo)纖維，壓電晶體等燈，光導(dǎo)纖維，壓電晶體等光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃透光性能好，有折光和透光性能好，有折光和色散性色散性眼鏡片，照相機(jī)，顯微鏡，望眼鏡片，照相機(jī)，顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡用凸凹透鏡等光學(xué)儀器遠(yuǎn)鏡用凸凹透鏡等光學(xué)儀器玻璃纖維玻璃纖維耐腐蝕，