文档介绍：第十章特种陶瓷简介
特种陶瓷是采用人工精制的无机粉末原料,通过结构设计、精确的化学计量、合适的成型方法和烧成制度而达到特定的性能,经过加工处理使之符合使用要求的、尺寸精度的无机非金属材料。
特种陶瓷与传统陶瓷的主要区别
特种陶瓷工艺特点
高温结构陶瓷简介
发展中的特种陶瓷
主要从粉体制备、成型和烧结三方面来简述其工艺特点。
制取方法有两大类:
机械破碎法,只占从属地位,不作介绍
物理化学法:通常包括固相法、液相法、气相法。
由固相法制备粉末
以固态物质为出发原料制备粉末的方法。
包括:化合反应、分解反应、氧化还原反应、固溶反应、相变等。
例如:
化合反应:
BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2
热分解反应:
Al2(NH4)2(SO4)4∙24H2O=α-Al2O3+4SO3+2NH3+25H2O
氧化还原反应: 3Si+2N2=Si3N4
SiO2+3C=SiC+2CO
3 SiO2+6C+2N2= Si3N4 +6CO
在含有多种可溶性阳离子的盐溶液中,通过加入沉淀剂
熔剂蒸发
形成不溶性氢氧化物,碳酸盐和草酸盐等的沉淀。
滤出沉淀物经分解后制成高纯度超细粉料。
-凝胶法
将醇盐溶解于有机溶剂中,加入蒸馏水使醇盐水解、聚合形成溶胶。溶胶形成后随着水的加入转变为凝胶。凝胶在真空状态下低温干燥得到疏松的干凝胶,干凝胶经高温煅烧得到氧化物。
溶剂蒸发法通常有冰冻干燥法、喷雾干燥法、喷雾热分解法。
喷雾热分解法是将金属盐溶液喷雾至高温气体介质中,使溶剂蒸发和金属盐受热分解在瞬间发生而获得氧化物粉末。
气相法
-凝聚法
(PVD=Physical Vapor Deposition )
是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)使之气化,接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷,凝聚成微粒状物料的方法。
(CVD=Chemical Vapor Deposition)
以金属、金属化合物等为原料,通过热源、电子束、激光气化或诱导,于气相中进行化学反应,并控制产物的凝聚,生长,从而合成超微粉末。
例如: 3SiCl4↑+ 16NH3 ↑=Si3N4+12NH4Cl ↑
成形
(1)热压铸成型
(2)等静压成型
利用液体介质不可压缩性和均匀传递压力性的一种成型方法。
等静压成型方法分为:冷等静压(湿式等静压、干式等静压)、热等静压。
(3)流延法成型
将准备好的粉料内加粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂,然后进行混合,再将料浆放入流延机料斗中,料浆从料斗下部流至流延机薄膜载体(传送带)上。用刮刀控制厚度,再经红外线加热等方法烘干,得到膜坯,连同载体一起卷轴待用。
烧结方法
(1)热压烧结
对较难烧结的粉料或生坯在模具内施加压力,同时升温烧结的工艺。
(2)反应热压烧结
高温下粉料可能发生某种化学反应过程,利用这一化学反应进行热压烧结的工艺。
反应热压烧结分为:相变热压烧结、分解热压烧结、分解合成热压烧结。
(3)热等静压烧结
是将粉末压坯或装入色套的粉料放入高压容器中,在高温和均衡压力的作用下,将其烧结为致密体。