第三節(jié)《玻璃、陶瓷和水泥》擴(kuò)展

高中化學(xué)新人教版選修一《化學(xué)與生活》第三節(jié)《玻璃、陶瓷和水泥》第三章探索生活材料第一課時(shí)陶瓷s流程陶瓷傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷傳統(tǒng)陶瓷概述:我國早在8000年前便發(fā)明了制陶技術(shù)，是世界上最先燒造和使用陶器的國家之一。陶瓷的發(fā)明是人類科技發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑，是人類第一次學(xué)會用黏土等天然物為主要原料經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)變化制造出的一種重要的人造材料。瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”這同一種字母拼音表示。傳統(tǒng)陶瓷思考題我國素有“瓷都”之稱的地方在哪里？“陶都”之稱的地方在哪里？江西景德鎮(zhèn)江蘇宜興傳統(tǒng)上陶瓷是指所有以粘土為主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）與其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎、成型、煅燒等過程制成的各種制品。廣義上陶瓷是用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無機(jī)非金屬固體材料和制品的通稱。傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷手工制造陶瓷的過程主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點(diǎn)。生活中的陶瓷用品彩釉

又稱釉上彩（如五彩、粉彩等），是在已燒成瓷的釉面上描繪紋樣、填彩，再入紅爐以低溫?zé)娴囊环N陶瓷上色技術(shù)，溫度約700℃--800℃。此外，燒窯前即在坯體素胎上繪畫，如青花、釉里紅等，則稱為釉里紅，其特點(diǎn)是彩在高溫釉下，永不褪色。新型陶瓷按化學(xué)組成分：1氧化鋁陶瓷2氮化硅陶瓷3碳化硅陶瓷4氮化硼陶瓷5金屬陶瓷氧化鋁陶瓷以Al2O3為主要成分，含少量SiO2的陶瓷。Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，氣孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工藝愈復(fù)雜，成本愈高。氧化鋁陶瓷的強(qiáng)度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉強(qiáng)度可達(dá)250MPa；耐磨性好，硬度次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高溫性能好，剛玉陶瓷可在1600℃下長期工作，在空氣中的最高使用溫度達(dá)1980℃；耐蝕性和絕緣性好；脆性大，抗熱振性差，不能承受環(huán)境溫度的突然變化。氧化鋁陶瓷主要用途主要用于制作內(nèi)燃機(jī)火花塞，火箭、導(dǎo)彈的導(dǎo)流罩，石油化工泵的密封環(huán)，耐磨零件，如軸承、紡織機(jī)上的導(dǎo)紗器，合成纖維用的噴嘴等，作冶煉金屬用的坩堝等。實(shí)例氧化鋁陶瓷軸承硬度大：硬度僅次于金剛石，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過耐磨鋼和不銹鋼的耐磨性能。耐磨性能極好：其耐磨性相當(dāng)于錳鋼的266倍，高鉻鑄鐵的171.5倍。重量輕：僅為鋼鐵的一半，可大大減輕設(shè)備負(fù)荷。氮化硅陶瓷以Si3N4為主要成分；按生產(chǎn)工藝不同，分為熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷和反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷；熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷以Si3N4粉為原料，加入少量添加劑，裝入石墨模具中，在1600～1700℃高溫和20～30MPa的高壓下燒結(jié)成型，得到組織致密，氣孔率接近0的氮化硅陶瓷。因受石墨模具所限制，只能加工形狀簡單的制品。反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷以硅粉或硅粉與Si3N4粉的混合料，壓制成型后，放入滲氮爐中進(jìn)行滲氮處理，直到所有的硅都形成氮化硅，得到尺寸相當(dāng)精密的氮化硅制品。氮化硅陶瓷的性能特點(diǎn)硬度高，摩擦系數(shù)小（0.1～0.2），有自潤滑性，是極優(yōu)的耐磨材料；蠕變抗力高，熱脹系數(shù)小，抗熱振性能在陶瓷中是最好的；化學(xué)穩(wěn)定性好，除氫氟酸外，能耐各種酸、王水和堿液的腐蝕，也能抗熔融金屬的侵蝕；因氮化硅是共價(jià)鍵晶體，既無自由電子也無離子，具有優(yōu)異的電絕緣性能。氮化硅陶瓷的主要用途反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷主要用于耐磨、耐高溫，耐腐蝕，形狀復(fù)雜且尺寸精度高的制品。如石油化工泵的密封環(huán)、高溫軸承、熱電偶套管、燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片等；熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷用于制造形狀簡單的耐磨、耐高溫零件和工具。如切削刀具、轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)刮片、高溫軸承等。碳化硅陶瓷主晶相SiC，有反應(yīng)燒結(jié)和熱壓燒結(jié)兩種碳化硅陶瓷；高溫強(qiáng)度高，工作溫度可達(dá)1600～1700℃1400℃時(shí)，抗彎強(qiáng)度為500～600MPa；有很好的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性、抗蠕變能力、耐磨性、耐蝕性，且耐輻射；是良好的高溫結(jié)構(gòu)材料，主要用于制作火箭噴管的噴嘴，澆注金屬的澆道口、熱電偶套管、爐管，燃?xì)廨喨~片，高溫軸承，熱交換器及核燃料包封材料等。氮化硼陶瓷主晶相BN，共價(jià)晶體，晶體結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，有白石墨之稱；良好的耐熱性和導(dǎo)熱性，熱導(dǎo)率與不銹鋼相當(dāng)，熱脹系數(shù)比金屬和其它陶瓷低得多，故抗熱振性和熱穩(wěn)定性好；高溫絕緣性好，2000℃仍是絕緣體，是理想的高溫絕緣材料和散熱材料；化學(xué)穩(wěn)定性高，能抗Fe、Al、Ni等熔融金屬的侵蝕；硬度較其它陶瓷低，可切削加工；有自潤滑性，耐磨性好。氮化硼陶瓷的主要用途氮化硼陶瓷常用于制作熱電偶套管，熔煉半導(dǎo)體、金屬的坩堝和冶金用高溫容器和管道，高溫軸承，下班制品成型模，高溫絕緣材料；因BN中含wB=43%，有很大的吸收中子的截面，可作核反應(yīng)堆中吸收熱中子的控制棒。金屬陶瓷以金屬氧化物或碳化物為主要成分，加入適量的金屬粉末，通過粉末冶金的方法制成的，具有某些金屬性質(zhì)的陶瓷。金屬陶瓷是金屬切削刀具、模具和耐磨零件的重要材料。今后研究與開發(fā)的重點(diǎn)特種陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而許多國家都把它作為一項(xiàng)主要內(nèi)容而加以研究；陶瓷的纖維化是研制隔熱材料、復(fù)合增強(qiáng)材料等的重要基礎(chǔ)，目前國外，尤其是日本對陶瓷纖維及晶須增強(qiáng)金屬復(fù)合材料的研究極為重視，其研究主要集中于碳化硅及氮化硅；多孔陶瓷由于具有特殊結(jié)構(gòu)，所以引起了各界的重視；陶瓷與陶瓷或陶瓷與其它