文档介绍：先进陶瓷材料
中国海洋大学材料科学与工程研究院
第五讲结构陶瓷材料(IV)
典型结构陶瓷材料
氧化物陶瓷材料
氧化物陶瓷材料
氧化铝陶瓷
氧化锆增韧陶瓷
莫来石陶瓷
锆英石陶瓷
钛酸铝陶瓷
氧化物陶瓷材料
莫来石陶瓷
莫来石陶瓷概述
发展历程:
首报:1924年,Bowen等
发现了Al2O3-SiO2系统中的莫来石相
研究工作的三个阶段:
1970年以前:莫来石晶相的结构与表征
1970-1990年:莫来石陶瓷的性能,
在力学、光学、电子学等方面可能的应用
1990年以来:莫来石陶瓷的烧结、显微结构、力学性能及其粉体合成、晶须制备、高纯陶瓷制备等
氧化物陶瓷材料
莫来石的晶体结构及相关系
莫来石的晶体结构
莫来石-斜方晶系
平行于c轴的铝氧八面体链和铝硅氧四面体链分别以共棱和共顶方式连接成硅酸盐双链网络结构
双链间由六配位铝离子相连接
氧化物陶瓷材料
莫来石是一种简单的固溶体
有两种稳定的组成:
烧结莫来石:
熔融莫来石:
晶体结构
与制备工艺有关
晶格常数
随氧化铝含量变化
氧化物陶瓷材料
莫来石的相平衡
Al2O3-SiO2系统是陶瓷中最重要的二元系统
目前还有两个主要分歧:
1)莫来石的熔融问题;
2)莫来石的固溶范围(大小、形状和位置)
两个研究结果对比:
转熔点不同;
转熔温度不同;
固溶区不同。
分歧的原因:实验条件不同——实验结果不同
氧化物陶瓷材料
莫来石陶瓷的物理化学性质
性质
典型值
理论密度
硬度
蠕变速率(、1100oC / -1)
×10-9
膨胀系数(25-1000oC )
膨胀系数(25-1500oC )
热导率
抗弯强度(%气孔率)
117
抗弯强度(%气孔率)
132
抗弯强度(0%气孔率)
250-500
断裂韧性
2-3
氧化物陶瓷材料
突出优点:
线膨胀系数低——良好的抗热震性
蠕变速率低——高温变形小
热导率低——良好的隔热性能
高纯莫来石
抗弯强度——维持到1500oC无明显降低
高温环境下,优良的中红外透过性
氧化物陶瓷材料
独特的力学性能
强度保持到高温
与杂质含量有关
氧化物陶瓷材料
富硅的莫来石陶瓷
高温力学性能明显优于室温
原因:1)高温下黏滞状态玻璃相钝化裂纹
2)柱状莫来石晶粒拔出、吸收能量