文档介绍:第4章陶瓷材料
二、陶瓷原料的加工
陶瓷原料的加工就是将原料先煅烧,然后粉碎,从粉碎效率上来看,一般是先经过粗碎,再中碎,最后细碎,让原料颗粒达到200目~250目。将所粉碎的粉料经和水混合和捏练,就可以得到所需要的坯泥。
三、陶纯);
SiO2在常压下有七种结晶态和一个玻璃态:α-石英(三方晶系)、β-石英(六方)、 α-鳞石英(斜方)、β-鳞石英(六方)、 γ -鳞石英(六方)、 α-方石英(四方)、β-方石英(等轴)及石英玻璃(非晶态)。
光学石英玻璃
(2)Al2O3(刚玉)陶瓷
Al2O3陶瓷通常称刚玉瓷,与天然矿物刚玉同名,天然刚玉是一种纯氧化铝矿物;
工业生产的刚玉主要成分是Al2O3和SiO2, Al2O3 含量越高, Al2O3陶瓷性能越好;
刚玉瓷这一名词只限于氧化铝含量为95%以上的,主晶相为刚玉的陶瓷材料,工业上大量生产氧化铝含量为95%的刚玉瓷(简称95瓷),也生产97%、99%的刚玉瓷;
刚玉瓷具有较高的室温和高温机械强度、很好的绝热性能、 高化学稳定性、良好的介电性能、高硬度、高耐磨性;
用途:、坩埚、电子陶瓷材料的热压烧结模具、高温炉衬、内燃机火花塞、航空火花塞;
、理化器皿,酸、碱都不与其发生化学作用;
、无线电、电真空等技术中使用的陶瓷元件,如雷达天线罩、微波电介质、超高频大功率电子管的支架、集成电路的构件等;
、轴承、磨料磨具等;
致密的刚玉可用作电真空陶瓷;
氧化铝透明陶瓷高压钠灯的灯管、红外光管的窗口等;
多孔(氧孔率达90%)的氧化铝陶瓷在1700~1750ºC温度范围内的优良绝热材料;
刚玉瓷作为很前途的生物陶瓷材料,已被制成骨移植器件,人工关节,应用于临床医学;
等等。
其它用途:
氧化铝陶瓷的主要性能见P47表3-2
缺点是脆性大,抗热振性差,不能承受环境温度的突然变化。
(3)ZrO2陶瓷
ZrO2 陶瓷熔点高(2667ºC,在单一的纯氧化物中仅次于ThO2-3330ºC、MgO-2800ºC、HfO2-2770ºC),导热系数小;
自然界中分布最广的二氧化锆是天然矿物斜锆矿,一般含80%~90%,质量最好的可达96%~99% ;
另一种分布较广的是锆英石(ZrSiO4), ZrO2 –%、SiO2-%;
ZrO2有三种晶型:立方结构、四方结构、单斜结构。三者可以相互转化,
立方
四方
单斜
1200ºC
1000ºC
2300ºC
2300ºC
单斜ZrO2 转变为四方ZrO2 时,%的体积收缩,四方ZrO2转变为单斜ZrO2时,体积增大,这种转变产生明显的体积膨胀和收缩,导致制品开裂,加入稳定剂后,阻止不稳定的ZrO2由高温四方相向单斜型转变,常用的稳定剂有MgO、Y2O3、CaO等;
在应力作用下, ZrO2由四方相向单斜型转变,称为“应力诱导相变”,这种相变过程将吸收能量,使裂纹尖端的应力场松弛,增加裂纹的扩展阻力,从而实现增韧;
加入稳定剂后,四方相可以部分以亚稳态存在于室温,称为部分稳定氧化锆(简称PSZ) ;
部分稳定氧化锆的断裂韧性远高于其他结构陶瓷,并由此获得了“陶瓷钢”的称誉,也常用这类材料去增韧其他陶瓷材料即氧化锆增韧陶瓷(ZTC) ;
氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的强度达1200MPa、·m1/2,分别比原氧化铝提高了3倍和近3倍;
应用:可代替金属制造模具、拉丝模、泵叶轮,还可制造汽车零件。
MgO陶瓷,熔点高、呈碱性,可以制作坩埚,炉衬,高温装置
BeO陶瓷,导热性好,具有高的热稳定性,强度较差,用于制造熔化某些纯金属的坩埚,还可用作真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷;
ThO2、UO2陶瓷,具有很高的熔点、高的密度,并具有放射性,主要用于制造熔化铑、铂、银和其他金属的坩埚、电炉构件、动力反应堆中的放热元件等;
莫来石,是Al2O3-SiO2系中唯一稳定的二元化合物,其组成可在3Al2O3•2SiO2到2Al2O3•SiO2之间变化, 3Al2O3•2SiO2为化学计量莫来石:
、比较疏松,具有较低的热膨胀系数、低的热导率和热容,弹性模量也较低,因而具有良好的绝热、抗震和耐腐蚀性;
(指材料受不变的拉力下,长度不断伸长的现象。蠕变使筋材承受拉力的能力不断下降 );