先进陶瓷应用[1]
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先进陶瓷现状调查分析报告引言陶瓷是一种重要的无机非金属材料,具有高强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点,在各个领域都有广泛的应用。
随着科技的不断进步,先进陶瓷材料的研究与开发取得了长足的进展。
本报告旨在对先进陶瓷的现状进行调查分析,以便了解其应用领域、发展趋势和面临的挑战。
先进陶瓷的应用领域先进陶瓷具有多种优秀性能,使其在许多领域得到了广泛的应用。
1. 电子技术领域:先进陶瓷常用于电子元件的制造,如集成电路的封装、陶瓷电容器等。
其高绝缘性可以有效保护电子元器件,提高设备的性能稳定性。
2. 光电子技术领域:陶瓷材料具有优异的光学性能,广泛应用于光纤通信、光学器件、激光技术等领域。
其稳定的化学性质和低损耗特性使之成为光学设备的理想材料。
3. 医疗领域:先进陶瓷在医疗器械、修复与修复技术、牙科治疗等方面发挥重要作用。
陶瓷材料具有优异的生物相容性,可避免对人体组织的损伤,且具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。
4. 能源领域:陶瓷材料在能源储存、转换与利用方面有着广泛的应用前景。
陶瓷燃料电池、太阳能电池板、催化剂等都是以先进陶瓷为基础材料制造的,其高温稳定性和化学稳定性是实现能源转换高效率的关键。
先进陶瓷的发展趋势随着科技的不断发展,先进陶瓷材料也在不断创新与发展。
以下是目前先进陶瓷的主要发展趋势:1. 多功能化:传统陶瓷材料通常只具备某一优秀性能,而多功能陶瓷可以在一种材料中具备多种性能,比如同时具有耐高温和导电性能。
近年来,研究人员积极探索多功能陶瓷的制备方法,以满足日益复杂和多样化的应用需求。
2. 纳米化:纳米陶瓷具有特殊的物理、化学和生物性能,如表面增强效应、热稳定性等。
纳米化技术使得陶瓷材料的性能得到了极大的提升,包括力学强度、热导率、抗摩擦性能等。
此外,纳米陶瓷还可以制备复杂的形状和微细结构,提高材料的设计自由度和可制备性。
先进陶瓷面临的挑战然而,先进陶瓷的发展仍然面临一些挑战:1. 制备技术:先进陶瓷材料的制备方法通常比较复杂,且容易受到原材料的质量和工艺参数等因素的影响。
先进陶瓷材料的研发及应用先进陶瓷展2020年1月19日No.1先进陶瓷材料产业的背景需求及战略意义随着现代科学技术的高速发展,迫切要求研制与发展具有特殊性能的新一代陶瓷材料。
这是因为由离子键和共价键结合的先进陶瓷材料,具有金属和高分子材料不具备的高模量、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗侵蚀、良好的生物相容性以及优异的电学、光学、磁电、压电、热电等特性,从而在航天航空,国防军工,机械化工、生物医疗、信息电子、核电与新能源等领域得到越来越多的应用,已成为国家某些重大工程和尖端技术中不可或缺的关键材料,因此具有重要的科学价值和国家战略意义。
近二十年来,在国家重大工程和尖端技术中对陶瓷材料及其制备技术也提出了更高的要求和挑战;例如航天工业火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的氮化硅陶瓷轴承在低温极端条件下无滑状态下高速运转,要求陶瓷抽承强度高、初性好、耐磨损、表面加工精度高;激光武器需使用大尺寸大功率Nd-YAG激光透明陶瓷,导弹天线罩需使用高透波高强度陶瓷材料;核电站主泵用的大尺寸陶瓷密封环需要长寿命高可靠性,特别是地球卫星拍摄地面目标的对地监测使用的碳化硅陶瓷反射镜,除了高弹性模量、低热膨胀系数和轻量化,要求高精度超镜面和大尺寸(直径1米至几米),这对大尺寸结构陶瓷材料的成型技术、烧结技术、加工技术都是一个挑战;又如在微电子工业中使用的微型陶瓷劈刀,其内孔只有20-30微米;而光通讯中的光纤连接器陶瓷插芯,其内孔为125微米,并且要求极高的表面光洁度与尺寸精度及同心度。
此外,超高温结构陶瓷(如ZrB2、HfB2)的及陶瓷基复合材料(Cf/SiC、SiCf/SiC)快速发展,使航天飞机能在邀游太空后重返地球;B4C陶瓷成为反应雄中不可缺少的吸收中子的控制棒;高硬度陶瓷刀具可比传统刀具提高加工效率3~10倍;Si3N4、SiC陶瓷作为发动机和燃气轮机的高温关键部件,可使涡轮进口温度提高到1370℃,从而可以大幅度提高热效率和节省燃料;耐热隔热的陶瓷涂层在航空发动机和重型燃气轮机中应用越来越多;高铁和电动汽车中IGBT功率控制模块封装对高性能的AIN陶瓷基板,高强度高韧性高导热Si3N4陶瓷基板需求迫切。
特种陶瓷、先进陶瓷的16种成型工艺、应用简介及优缺点总结01特种陶瓷特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。
特种陶瓷分类及应用02特种陶瓷成型方法及特点陶瓷成型就是将陶瓷原料按照实际生产的要求制作成具有规定形状、尺寸及一定强度的生坯,成型过程取决于陶瓷原料的性能和成型工艺方法。
造就陶瓷制品形状的方法也是多种多样的,但总的来说,可以分为干法成型和湿法成型。
干法成型包括干压成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。
湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。
塑性成型也称湿压法,是指将已制成塑性的物料在刚性模具中压制成型的一种成型方法,包括挤压成型、注射成型、轧膜成型(压延成型)等几种。
胶态浇注成型是将具有流动性的浆料制成可自我支撑形状的一种成型方法。
该法利用浆料的流动性,使物料干燥并固化后得到一定形状的成型体。
主要包括注浆成型、注凝成型、流延成型、直接凝固成型、胶态振动注模成型等。
陶瓷材料及部件的主要成型工艺2.1干压成型干压成型就是在陶瓷粉料中加入一定量的有机添加剂(粘结剂、润滑剂、可塑剂、消泡剂、减水剂等),在外界压力的作用下,使其在模具中成型。
优点:易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。
缺点:在成型过程中,常会因为径向、轴向的压力分布不均而引起坯体的分层,开裂、密度不均等现象也会经常发生。
2.2等静压成型等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。
根据成型温度的不同,等静压成型又分为热等静压成型和冷等静压成型。
冷等静压是在常温下对工件进行成型的等静压法。
热等静压是在指在高温高压下对工件进行等压成型烧结的等静压法。
陶瓷球坯模压-等静压成型工艺过程陶瓷球坯直接等静压成型工艺过程优点:能压制具有凹形、空心、细长件以及其他复杂形状的零件;摩擦损耗小,成型压力低;压力从各个方面传递,压坯密度分布均匀、压坯强度高,模具制作方便,寿命长,成本较低。
先进陶瓷材料的应用场景随着科学技术的不断进步,先进陶瓷材料作为一种新兴的材料,正逐渐在各个领域得到广泛应用。
先进陶瓷材料具有优良的物理、化学和机械性能,其应用范围涵盖了诸多领域,包括电子、能源、汽车、医疗和航空航天等。
下面就来详细介绍一下先进陶瓷材料在这些领域的应用场景。
在电子领域,先进陶瓷材料具有优异的绝缘性能和高温稳定性,因此被广泛应用于电子器件的制造中。
例如,陶瓷电容器可以用于电子电路中的能量储存和滤波,具有高电容密度和低损耗的特点;陶瓷介质可以用于制造电子元件的绝缘层,保证电子器件的可靠性和稳定性。
此外,陶瓷基板也被广泛应用于集成电路的制造中,用于支撑和连接电子元件。
在能源领域,先进陶瓷材料被广泛应用于燃料电池、太阳能电池和储能设备等能源技术中。
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的设备,其中的电解质和阳极材料常采用陶瓷材料,以提高电池的效率和稳定性。
太阳能电池则利用光能转化为电能,其中的光电转换材料通常也采用陶瓷材料,以提高光电转换效率。
此外,陶瓷材料还可以用于储能设备中的电池隔膜和电解质,以提高储能设备的能量密度和循环寿命。
在汽车领域,先进陶瓷材料被广泛应用于发动机和刹车系统等关键部件中。
陶瓷发动机零件具有优异的耐磨性和耐高温性能,可以提高发动机的效率和耐久性。
陶瓷刹车片则具有良好的摩擦性能和耐热性能,可以提高刹车系统的制动效果和安全性能。
此外,陶瓷材料还可以用于汽车尾气处理系统中的催化剂载体,以降低尾气排放对环境的污染。
在医疗领域,先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
陶瓷人工关节由于具有良好的生物相容性和机械性能,已经成为骨科手术中的常用材料。
陶瓷牙科材料也被广泛应用于牙科修复和种植中,以提高修复体的稳定性和美观性。
在航空航天领域,先进陶瓷材料具有优异的耐高温性能和抗氧化性能,因此被广泛应用于航空发动机和航天器件中。
陶瓷涂层可以用于航空发动机中的热障涂层,以提高发动机的热效率和耐久性。
陶瓷热保护材料可以用于航天器件中的隔热层,以保护器件免受高温和高压的损害。
先进陶瓷的制备与应用陶瓷是一种重要的材料,具有优异的物理、化学和机械性能,广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步,先进陶瓷的制备技术也在不断发展,为各行各业带来了更多的应用可能性。
本文将介绍先进陶瓷的制备方法和其在不同领域的应用。
一、先进陶瓷的制备方法1. 传统制备方法传统的陶瓷制备方法主要包括干法和湿法两种。
干法制备主要是通过粉末冶金的方法,将陶瓷原料粉末进行混合、成型和烧结等工艺步骤,最终得到陶瓷制品。
湿法制备则是通过溶胶-凝胶法、水热合成法等将溶液中的陶瓷原料转化为凝胶,再通过干燥和烧结等工艺步骤得到陶瓷制品。
2. 先进制备方法随着科技的发展,先进陶瓷的制备方法也在不断创新。
其中,凝胶注模成型、等离子体喷涂、激光烧结等技术成为了先进陶瓷制备的重要方法。
凝胶注模成型是一种将陶瓷凝胶注入模具中,通过凝胶的凝胶化和热处理等工艺步骤得到陶瓷制品的方法。
等离子体喷涂则是利用等离子体喷涂设备将陶瓷粉末喷涂在基体上,通过高温烧结使其与基体结合。
激光烧结是利用激光束对陶瓷粉末进行烧结,实现陶瓷制品的制备。
二、先进陶瓷的应用领域先进陶瓷在电子领域有着广泛的应用。
例如,陶瓷基板可以作为电子元器件的载体,具有优异的绝缘性能和热导性能,可以有效地降低电子元器件的工作温度。
此外,陶瓷材料还可以用于制备电子陶瓷元件,如压电陶瓷、热释电陶瓷等,用于传感器、滤波器、谐振器等电子器件。
2. 能源领域先进陶瓷在能源领域的应用也十分广泛。
例如,固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、环保的能源转换装置,其中的电解质和阳极材料均为陶瓷材料。
此外,陶瓷材料还可以用于制备太阳能电池、热电材料等,用于能源的收集和转换。
3. 医疗领域陶瓷在医疗领域有着广泛的应用。
例如,人工关节是一种常见的医疗器械,其中的关节表面常采用陶瓷材料,具有优异的耐磨性和生物相容性。
此外,陶瓷材料还可以用于制备牙科材料、骨修复材料等,用于医疗器械和医疗治疗。
4. 汽车领域先进陶瓷在汽车领域的应用也越来越广泛。
精密陶瓷技术的应用一、引言精密陶瓷技术是一种具有高硬度、高强度、高耐磨、耐高温、绝缘性能优异的新型陶瓷材料。
它在电子、机械、化工、医疗等领域得到广泛应用。
本文将从这些领域的应用角度来探讨精密陶瓷技术的发展和应用。
二、电子领域中的应用1. 陶瓷封装材料精密陶瓷具有优异的绝缘性能和高温稳定性,在电子元器件的封装中起到了重要作用。
例如,集成电路封装中常用的陶瓷封装材料能够提供可靠的绝缘保护,同时具有良好的导热性能,确保电子元器件的稳定工作。
2. 陶瓷基电路板精密陶瓷材料还被广泛应用于高频电子设备中的电路板制造。
相比于传统的玻璃纤维基板,陶瓷基电路板具有更好的导热性能和耐高温性能,能够满足高频电子设备对于信号传输和散热的要求。
三、机械领域中的应用1. 陶瓷刀具精密陶瓷具有高硬度和耐磨性,被广泛应用于机械加工中的刀具制造。
陶瓷刀具不仅具有更长的使用寿命,而且在高速切削时能够保持较高的切削效率和较好的表面质量。
2. 陶瓷轴承精密陶瓷材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,在机械设备中的轴承应用中表现出良好的性能。
陶瓷轴承不仅能够减小摩擦损失,提高机械设备的效率,而且能够耐受较高的工作温度和恶劣的工作环境。
四、化工领域中的应用1. 化工设备的防腐蚀涂层精密陶瓷具有耐腐蚀性,可用于化工设备的防腐蚀涂层。
陶瓷涂层能够有效保护设备表面免受腐蚀介质的侵蚀,延长化工设备的使用寿命。
2. 化学触媒载体精密陶瓷材料的高比表面积和化学稳定性使其成为理想的触媒载体。
陶瓷触媒载体能够提供更多的活性位点,提高催化反应的效率和选择性。
五、医疗领域中的应用1. 人工关节精密陶瓷材料具有与人体组织相似的生物相容性和耐磨性,在人工关节的制造中得到了广泛应用。
陶瓷人工关节能够减少摩擦损失,提高关节的稳定性和寿命。
2. 医用陶瓷材料精密陶瓷材料在医疗器械的制造中也发挥着重要作用。
例如,陶瓷刀片在手术中的应用能够实现更精确的切割和更小的创伤。
六、结语精密陶瓷技术的应用领域广泛,不断推动着科技的进步和产业的发展。
新型陶瓷的应用【摘要】与采用黏土及其他天然矿物为主要原料制成的传统陶瓷不同的是,新型陶瓷以精致的高纯天然无机物或人工合成的高纯度无机化合物为原料,采用精密控制的加工工艺烧结而成。
其形式多样,品种繁多,原料扩大到几乎整个无机非金属材料。
严格要求的原料和精湛的制造技术使新型陶瓷拥有许多优越性能,其作为一种应用非常广泛的高科技新型材料是许多新兴科学技术的先导。
【关键词】:新型陶瓷;优越性能;应用广泛新型陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度的优越性能,应用非常广泛,大到航空航天、核反应,小到生产生活中的刀具,大大促进了人类社会的发展。
一、新型陶瓷刀具作为切削加工用的刀具材料,必须满足以下的要求:1、硬度大(常温、高温)2、韧性好3、耐热性好4、热传导性好5、化学稳定性好6、不与被切削材料粘结7、容易制作成刀具。
陶瓷材料要达成以上的条件,是经历了一段很长的研究过程的[1]。
陶瓷刀具根据基底材料的不同可分为Al2O3基陶瓷刀具、Si3N4基陶瓷刀具和金属陶瓷刀具。
最早进入使用的是Al2O3基的陶瓷刀具,这种刀具硬度大、耐高温性能好,并且容易烧结致密化而最早被注目并得到小规模试用。
然而,这种陶瓷性脆,容易崩刀缺刃,一般只能用于机械冲击小的精密加工。
由于无法达到生产对刀具的韧性要求,Al2O3基的陶瓷刀具渐渐退出了历史舞台[2]。
Si3N4基陶瓷刀具又可分为单一Si3N4基陶瓷刀具、复合Si3N4基陶瓷刀具、Sialon陶瓷刀具和Si3N4晶须增韧陶瓷刀具。
它们均以Si3N4为基底材料,且抗氧化能力、化学稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐热性、抗塑性变形能力依次变强。
以Si3N4为基底材料的陶瓷刀具有自润滑性能,其摩擦行书较小,抗粘结能力强,且切削刃可磨得很锋利,能加工出良好的表面质量,特别适合于车削易形成积屑瘤的工件材料,如铸造硅铝合金等[3,4]。
金属陶瓷又可分为Ti(C,N)基金属陶瓷刀具、涂层金属陶瓷刀具和纳米TiN改性的TiC 基金属陶瓷刀具。
先进陶瓷的特点及应用先进陶瓷是一类具有特殊性能和优越性能的非金属材料,与传统陶瓷相比,具有更高的强度、更高的硬度、更好的耐磨性和耐腐蚀性,以及更好的耐高温性能等优点。
下面将详细介绍先进陶瓷的特点及应用。
先进陶瓷的特点主要包括:1. 高强度和硬度:先进陶瓷具有较高的抗弯强度和硬度,能够承受较大的外力而不发生破裂和变形,因此具有较长的使用寿命和更好的耐磨性。
2. 优异的绝缘性能:先进陶瓷具有良好的绝缘性能,可以有效隔离电流和热量,因此广泛应用于电子器件、绝缘材料等领域。
3. 高耐磨性:先进陶瓷具有出色的耐磨性,能够在摩擦、磨损等恶劣环境下长时间保持良好的性能,因此被广泛应用于磨料、切割工具、轴承等领域。
4. 优秀的耐腐蚀性:先进陶瓷具有良好的耐腐蚀性,能够在酸、碱等腐蚀性介质中长期稳定使用,因此广泛应用于化学、冶金、医疗等领域。
5. 轻质化:先进陶瓷具有较小的密度和重量,在航空航天、汽车、电子等领域有较大的应用潜力,可以显著降低整体重量,提高性能。
6. 耐高温性:先进陶瓷具有优异的耐高温性能,在高温环境下不易熔化、变形和损坏,可以在高温、高压、强腐蚀等极端条件下稳定工作。
先进陶瓷的应用领域十分广泛,主要包括以下几个方面:1. 电子技术领域:先进陶瓷在电子器件、电子电路、集成电路等方面具有广泛的应用。
例如,陶瓷介质可以用于制作电容器、绝缘子、电路基板等,具有优异的绝缘性能和稳定性。
2. 机械工程领域:先进陶瓷在机械工程领域有重要应用,特别是在摩擦、切削、磨损等方面。
例如,氧化铝陶瓷可以制作成磨料、切削工具、轴承、轴套等,具有优异的硬度和耐磨性。
3. 化学工程领域:先进陶瓷在化学工程领域用于制作化学反应器、传质装置、流体处理设备等。
由于先进陶瓷具有耐腐蚀性和高温抗氧化性能,因此适用于各种腐蚀性介质和高温环境下的化学反应。
4. 医疗领域:先进陶瓷在医疗领域有广泛的应用,例如用于制作人工关节、牙科材料、植入器件等。
先进陶瓷的制备与应用先进陶瓷是指具有优异性能和特殊功能的陶瓷材料,广泛应用于电子、光电、医疗、能源等领域。
本文将介绍先进陶瓷的制备方法以及在不同领域中的应用。
一、先进陶瓷的分类和特点先进陶瓷主要包括氧化物陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等不同类型。
这些陶瓷材料具有硬度高、耐腐蚀、耐高温、绝缘性好等特点,是传统金属材料无法替代的重要材料。
二、先进陶瓷的制备方法1. 传统制备方法传统先进陶瓷制备方法包括干法成型、注模成型、静电纺丝成型等,通过高温烧结形成致密结构。
这些方法简单易行,但对原料要求高,能耗大,且制品形状较为受限。
2. 先进制备技术近年来,随着纳米技术和激光技术的发展,先进陶瓷的制备迎来了新的突破。
利用溶胶-凝胶法、等离子喷涂法、激光沉积成形等技术,可以制备出具有微纳米结构的先进陶瓷材料,提高了材料性能和加工精度。
三、先进陶瓷在电子领域中的应用由于先进陶瓷具有优良绝缘性能和导电性能,被广泛应用于电子器件的封装和绝缘部件制造。
如氮化硼陶瓷在功率电子器件中的应用,氧化铝陶瓷在集成电路封装中的应用等。
四、先进陶瓷在医疗领域中的应用先进陶瓷具有生物相容性好、耐腐蚀性强等特点,在人工关节、牙科种植、医学诊断设备等方面有广泛应用。
例如氧化锆陶瓷在种植体修复中的应用,碳化硅在人造关节制造中的应用等。
五、先进陶瓷在能源领域中的应用在能源领域,先进陶瓷被应用于储能设备、传感器器件、高温部件等方面。
氧化铝陶瓷在火电厂锅炉中的应用,碳化硅陶瓷在核反应堆结构材料中的应用等,都展现了其重要作用。
结语随着科技的不断发展和进步,先进陶瓷作为一种功能材料将会有更广阔的应用前景。
未来,随着人们对材料性能需求不断提升,先进陶瓷的制备方法也将不断更新完善,推动其在各个领域中的应用更加广泛深入。
先进陶瓷的电气性能与应用咱先来说说啥是先进陶瓷哈,这东西可不是咱家里普通的碗碗罐罐。
先进陶瓷那可是高科技的材料,在电气领域有着相当重要的地位。
就拿我上次去参观一家电子厂的经历来说吧。
一进去,满车间都是各种高科技设备,其中就有不少用到了先进陶瓷。
当时我就好奇,凑近了一台机器去瞧,只见里面有一些小小的陶瓷零件,看起来不起眼,但是师傅告诉我,这些可都是关键的部件。
先进陶瓷的电气性能那可真是没得说。
首先,它的绝缘性能超棒。
就好比电线外面那层塑料皮,得把电好好地包裹在里面,不让它乱跑。
先进陶瓷就像一个超级厉害的“绝缘卫士”,能在高压高电流的环境下,稳稳地守住防线,不让电“出轨”。
比如说在高压输电线路中那些绝缘子,很多就是用先进陶瓷做的。
哪怕是狂风暴雨、电闪雷鸣,它都能保证电流顺顺利利地传输,不出现漏电短路这些吓人的情况。
还有啊,先进陶瓷的介电性能也很出色。
啥叫介电性能呢?简单来说,就是它在电场作用下存储和释放电能的能力。
这就好比一个能量的小仓库,需要的时候能拿出来,不需要的时候能存得住。
所以在电容器里,先进陶瓷可是大显身手。
它能让电容器变得更小更轻便,还能存储更多的电能。
你想想,现在咱们的手机越做越薄,里面的电子元件可少不了先进陶瓷的功劳。
另外,先进陶瓷的压电性能也很神奇。
给它施加压力,它就能产生电;反过来,给它通电,它又能产生振动。
这就像一个能变形的小超人,一会儿变成发电的,一会儿又变成振动的。
所以在一些传感器、超声设备里,都能看到它的身影。
比如汽车里的燃油喷射系统,就是靠先进陶瓷的压电性能来精确控制喷油的,让汽车跑得又稳又省油。
再说说先进陶瓷在日常生活中的应用吧。
咱们家里的微波炉,里面那个转盘下面的支撑部件,很多就是先进陶瓷做的。
它能耐高温,还不影响微波的传输,让咱们能快速热好饭菜。
还有一些电动牙刷,里面的振动部件也可能是先进陶瓷,让咱们刷牙刷得更干净。
总之,先进陶瓷的电气性能让它在现代科技中扮演着越来越重要的角色。
先进陶瓷及其制备技术举例
先进陶瓷是一种在材料科学领域具有重要意义的材料,它具有
优异的耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,因此在航空航天、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用。
以下是一些先进陶瓷及其制备技
术的举例:
1. 氧化锆陶瓷,氧化锆陶瓷具有高强度、高韧性和优异的耐磨
性能,常用于制造刀具、轴承等高性能零部件。
其制备技术包括氧
化锆粉末的制备、成型、烧结等工艺。
2. 碳化硅陶瓷,碳化硅陶瓷具有高温强度、耐腐蚀等特性,被
广泛应用于高温炉具、耐火材料等领域。
其制备技术主要包括碳化
硅粉末的制备、压制、烧结等工艺。
3. 氮化硼陶瓷,氮化硼陶瓷具有极高的硬度和耐磨性,常用于
制造刀具、轴承球等领域。
其制备技术包括氮化硼粉末的制备、烧
结等工艺。
4. 氧化铝陶瓷,氧化铝陶瓷具有优异的绝缘性能和耐高温性能,广泛应用于电子元器件、航空航天等领域。
其制备技术包括氧化铝
粉末的制备、成型、烧结等工艺。
以上举例的先进陶瓷及其制备技术只是其中的一小部分,随着
材料科学技术的不断发展,还会涌现出更多新型先进陶瓷材料及其
制备技术。
这些先进陶瓷的应用为各个领域的发展提供了重要支撑,也推动了陶瓷制备技术的不断创新与进步。
新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用引言:陶瓷是一种古老而又广泛应用的材料,其主要成分为氧化物和非氧化物。
不过,随着科学技术的进步,新型陶瓷材料的发展与应用也越来越受到人们的关注。
新型陶瓷材料具有许多传统陶瓷所不具备的特点,如高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等,因此在各个领域得到了广泛的应用。
一、结构陶瓷结构陶瓷是一种稳定的陶瓷材料,其特点是具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、高熔点等优点,常用于高温、高压、高强度的工作环境。
1.1 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷是一种高性能陶瓷材料,具有高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等特点。
它在医疗器械、氧化锆球磨介质、蓄电池、制冷空调、电子元器件、化工机械、航空航天等领域有着广泛的应用。
例如,氧化锆陶瓷在医疗器械中被用作人工髋关节、人工牙和人工心脏阀等,因其高强度和生物相容性,能够提供高品质的医疗服务。
1.2 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是目前知道的最先进的陶瓷材料之一,具有高硬度、耐腐蚀、高熔点等特点。
它可用于制造高温炉具、红外线窗口、刀片、抛光材料和砂浆等。
碳化硅陶瓷在航空航天领域中的应用也日益重要,如航空发动机中的高温热力转换装置和喷气燃烧器等。
二、功能陶瓷功能陶瓷是一类在结构陶瓷性能基础上,加入某些特定元素,使得陶瓷具有特定的物理、化学或生物功能的陶瓷材料。
2.1 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能、高硬度、耐磨、耐腐蚀等特点,被广泛应用于电子、石油、冶金、化工等行业。
例如,在电子元件制造中,氧化铝陶瓷常用于制造基板、电子管、放大器等器件。
而在化工行业,氧化铝陶瓷被用于制造酸碱泵、管道等耐腐蚀设备。
2.2 兰州陶瓷兰州陶瓷是一种特殊的功能陶瓷材料,其由高纯度的氧化物和非氧化物组成,具有优良的电学性能和机械性能。
它可以制成各种电子元件,如陶瓷电容器、陶瓷热电偶、陶瓷电阻器等。
兰州陶瓷还广泛应用于红外线窗口、陶瓷粉末冶金、传感器和天线等领域。
三、生物陶瓷生物陶瓷是一种用于人体组织修复和替代的材料,具有优良的生物相容性和生物活性。
新型功能陶瓷材料的分类与应用一、本文概述随着科学技术的飞速发展,新型功能陶瓷材料以其独特的物理、化学和机械性能,在众多领域展现出广阔的应用前景。
这些材料不仅具备传统陶瓷的高硬度、高耐磨、高耐温等特性,更在电学、磁学、光学、热学等方面表现出优异的性能,因此被广泛应用于能源、电子、通信、生物医疗、航空航天等关键领域。
本文旨在全面介绍新型功能陶瓷材料的分类及其在各领域的应用情况。
我们将对新型功能陶瓷材料进行详细的分类,包括按照功能性质、制造工艺和应用领域等不同的分类方法。
我们将重点介绍这些材料在能源转换与储存、电子与通信、生物医疗以及航空航天等领域中的具体应用案例和前景。
我们将对新型功能陶瓷材料的未来发展趋势和挑战进行展望,以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。
通过本文的阐述,读者可以对新型功能陶瓷材料的分类和应用有一个全面而深入的了解,同时也能够把握这些材料在未来的发展趋势和应用前景,为相关领域的研究和产业发展提供有益的借鉴和指导。
二、新型功能陶瓷材料的分类新型功能陶瓷材料,也称为先进陶瓷或精细陶瓷,凭借其独特的物理、化学和机械性能,在众多领域都有着广泛的应用。
这些材料的分类通常基于其主要的功能特性和应用领域。
以下是新型功能陶瓷材料的主要分类:结构陶瓷:这类陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨性和良好的抗腐蚀性。
常见的结构陶瓷材料包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷等。
它们在汽车、航空航天、机械等领域有着广泛的应用。
电子陶瓷:电子陶瓷具有良好的导电性、介电性和压电性,是电子工业的重要基础材料。
常见的电子陶瓷包括压电陶瓷、铁电陶瓷、超导陶瓷和半导体陶瓷等。
它们在通信、计算机、传感器、电子元件等领域发挥着重要作用。
生物陶瓷:生物陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性,可用于制作人工牙齿、人工骨骼、人工关节等医疗器械。
常见的生物陶瓷包括生物活性玻璃陶瓷、氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷等。
光学陶瓷:光学陶瓷具有高折射率、高透光性和良好的化学稳定性,广泛应用于光学仪器、激光器、光通信等领域。
先进陶瓷的耐磨性与应用陶瓷,咱们生活里常见的东西,碗碟啊、花瓶啊,这都不新鲜。
但您知道先进陶瓷吗?今儿个咱就来唠唠先进陶瓷那令人惊叹的耐磨性,还有它在各个领域的奇妙应用。
先来说说我自己的一次亲身经历。
有一回我去朋友的工厂参观,那是一家专门生产陶瓷零部件的地方。
我看到工人们正在操作一台机器,加工着一些看起来很特别的陶瓷件。
我好奇地凑过去,发现这些陶瓷件的表面非常光滑,质地坚硬。
朋友告诉我,这就是先进陶瓷,具有超强的耐磨性。
当时我就纳闷了,这先进陶瓷到底能耐磨到啥程度呢?朋友二话不说,拿来一块先进陶瓷片和一块普通陶瓷片,让我用同样的力度在上面划拉几下。
结果您猜怎么着?普通陶瓷片上立马出现了深深的划痕,而先进陶瓷片几乎完好无损,就跟刚出厂似的。
这可把我给惊到了,从那时候起,我就对先进陶瓷产生了浓厚的兴趣。
那为啥先进陶瓷这么耐磨呢?这就得从它的成分和结构说起啦。
先进陶瓷通常是由一些高性能的材料组成,比如氧化铝、氧化锆等等。
这些材料本身就具有很高的硬度和强度。
而且啊,先进陶瓷的微观结构特别致密,没有那些容易让磨损“钻空子”的缝隙和缺陷。
这就好比是一座坚固的城堡,敌人(磨损因素)根本找不到突破口。
再来说说先进陶瓷在工业领域的应用。
在机械制造中,很多关键零部件都采用了先进陶瓷。
比如说,汽车发动机里的一些密封件和耐磨件,如果用普通材料,很容易磨损,影响发动机的性能和寿命。
但换上先进陶瓷,那就大不一样了。
它能在高温、高压和高速的恶劣环境下长时间稳定工作,大大提高了发动机的可靠性。
还有啊,在航空航天领域,先进陶瓷也是大显身手。
飞机发动机的叶片、火箭的喷管等等,都离不开先进陶瓷的身影。
因为在高空高速的飞行中,这些部件要承受巨大的摩擦和热量,如果材料不耐磨不耐热,那后果可不堪设想。
在医疗领域,先进陶瓷也有着重要的地位。
人工关节、牙齿修复材料等等,都用到了先进陶瓷。
想象一下,如果人工关节不耐磨,那患者得多遭罪啊。
而先进陶瓷的耐磨性,就能保证这些医疗器械在人体内长期稳定地发挥作用,提高患者的生活质量。
先进陶瓷的力学性能与应用陶瓷,咱们日常生活中常见的东西,碗啊、盘子啊,这些都是传统陶瓷。
但今天咱们要说的可不是这些普通货,而是先进陶瓷!这先进陶瓷可厉害了,不光长得和传统陶瓷不太一样,性能和应用那更是天差地别。
就说这力学性能吧,先进陶瓷那叫一个强!我之前有一次去工厂参观,亲眼看到工人师傅用先进陶瓷做的零件在极端条件下测试。
好家伙,那是高温、高压,还有各种强力冲击,一般材料早扛不住了,但这先进陶瓷做的零件愣是纹丝不动。
先进陶瓷的强度高得吓人。
它比普通的钢铁还硬,而且还不容易变形。
你想想,要是把这材料用在汽车发动机里,那发动机得多耐用啊!汽车能跑更远的路,还不容易出故障。
再说说韧性,这先进陶瓷的韧性也不容小觑。
以前咱觉得陶瓷是脆脆的,一摔就碎。
但先进陶瓷可不一样,它能承受一定程度的弯曲和拉伸。
我记得有一回在实验室,看到研究人员把一块先进陶瓷片反复弯曲,就跟折铁片似的,可它就是不断,最后把大家都给惊着了。
还有耐磨性,那也是一绝。
有个工厂用先进陶瓷做刀具的刃口,切啥材料都轻轻松松,用了好久都不见磨损。
这要是普通的刀具,早钝得没法用了。
说完力学性能,咱再聊聊它的应用。
在航空航天领域,先进陶瓷可是大显身手。
飞机发动机里的高温部件,就得靠先进陶瓷来扛住高温高压。
卫星里的一些关键零件,用了先进陶瓷,既能减轻重量,又能保证性能稳定。
医疗领域也有它的身影。
比如人工关节,用先进陶瓷制造,和人体相容性好,还耐磨,能让患者行动更自如。
电子行业更是离不开它。
先进陶瓷做的电子元件,耐高温、性能稳定,能让咱们的手机、电脑运行得更顺畅。
在能源领域,先进陶瓷可以用于制造燃料电池的部件,提高能源转化效率。
总之,先进陶瓷这玩意儿,凭借着出色的力学性能,在各个领域都大放异彩。
相信在未来,随着技术的不断进步,先进陶瓷还会给我们带来更多的惊喜,让我们的生活变得更加美好!就像我那次参观看到的,先进陶瓷在极端条件下的出色表现,让我坚信它的未来无可限量,一定会在更多的领域展现出它独特的魅力和强大的实力。
先进陶瓷材料的制备及其在能源储存中的应用研究随着科学技术的不断发展,人们对于绿色、高效的能源需求越来越迫切。
而能源储存及其利用是世界范围内的热门议题。
众所周知,电池是现代科技中不可或缺的一部分,而先进陶瓷材料的制备在能源储存中扮演着极其重要的角色。
本文将探讨先进陶瓷材料的制备及其在能源储存中的应用研究。
一、先进陶瓷材料的制备陶瓷材料因其具有高温稳定性、抗腐蚀性、硬度高等特点,在制备先进材料方面具有广泛的应用。
目前,常见的制备方法包括:1.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是利用某些化合物在溶液中的变化,从而构成一种胶体,并通过烘焙法或热处理等方式得到所需材料的制备方法。
此方法有高度控制性、能够制备出纯度高的产品且在材料微观形貌上具有一定的优势。
2.高温合成法高温合成法是采用特殊方法使原料在高温下进行物理化学变化,从而形成所需材料的制备方法。
此方法能够制备出成分均匀,粒度细的陶瓷材料,同时通过添加其他材料还可改善材料性能。
二、先进陶瓷材料在能源储存中的应用研究陶瓷材料在能源储存的研究中被广泛应用,包括储能电极、电解质以及现场诊断等方面。
以下是几个方面的案例:1.电池电极在电池中,陶瓷材料用于制备电极,以提高电池的性能。
例如,电池中常用的磷酸铁锂材料可用于制备电极,并具有长循环寿命、快速充电、高能量密度等特点。
2.电解质在电池中,陶瓷材料也可用于制备电解质。
例如,ZrO2作为固体电解质具有很好的稳定性、电导率,对于固态电池的设计而言非常有优势。
3.现场诊断陶瓷材料还可以用于现场诊断,例如,利用SiO2的抗反应特点使其广泛应用于传感器、测温计等实时环境监测设备中。
总之,先进陶瓷材料制备的方法多种多样,而这些制备方法在能源储存中的应用也非常广泛。
未来随着科技的进步,相信这些方法也将有更好的应用。
先进陶瓷应用引言在千姿百态的物质界,大自然所恩赐的天然材料(如矿物、岩石、木材、丝棉等)虽数量大,品种多,但就其品种远不能满足社会发展的需求。
现代科技和人类生存所应用的材料,绝大多数品种是以自然资源和传统材料为基础,经加工改造而成的人工合成材料。
正是这些人工材料,支撑着整个社会的科技与文明。
故而,对自然资源的开发、传统材料的改造和新型材料的研制,已成为当今人们获取新材料的系统工程。
材料工程技术将为科技进步不断开发出形形色色的具有特殊功能的新型材料和先进材料。
功能奇异的先进陶瓷便是新材料技术发展的典范。
陶瓷是用无机化合物粉料经高温烧结而成的、以多晶聚集体为基本结构的固体物质。
传统陶瓷是以天然硅酸盐矿物(瓷石、粘土、长石、石英砂等)为原料,经粉碎、磨细、调和、塑形、干燥、锻烧等传统工艺制作而成。
实际上瓷是在陶的基础上发展而成的比陶白净、细腻、质地致密且性能更为优良的硅酸盐材料。
先进陶瓷与传统陶瓷区别在于:先进陶瓷是以高纯、超细的人工合成的无机化合物(可含或不含硅化物)为原料,采用精密控制的先进工艺烧结而成的、比传统陶瓷结构更加精细、性能更加优异的新一代陶瓷。
先进陶瓷又称为精细陶瓷或高性能陶瓷。
先进陶瓷按使用性能可分为先进结构陶瓷(其使用性能主要指强度、刚度、硬度、弹性、韧性等力学性能)和先进功能陶瓷(其使用性能主要指光、电、磁、热、声等功能性能)两大类;按其化学成分又可分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、铝酸盐陶瓷等。
先进结构陶瓷是指以其优异的力学性能而用于各种机械结构部件的新型陶瓷。
应用领域如陶瓷质密封套管、轴承、缸套、活塞及切削刀具等;先进功能陶瓷则是指利用材料的电、磁、光、声、热等直接的性能或其耦合效应来实现某种使用性能的新型陶瓷。
如电容器陶瓷以其极高的抗电击穿性能用来制作高容抗陶瓷电容器;压电陶瓷以其能利用机械撞击或机械振荡产生电效应来制作压电点火装置的发火元件或传感器元件;热敏陶瓷可感知微小的温度变化,用于测温、控温;气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有害气体进行监测、控制和实现自动报警;而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制,自动曝光和自动记数;磁性陶瓷是重要的信息记录材料,在计算机中完成记忆功能。
先进陶瓷应用引言在千姿百态的物质界,大自然所恩赐的天然材料(如矿物、岩石、木材、丝棉等)虽数量大,品种多,但就其品种远不能满足社会发展的需求。
现代科技和人类生存所应用的材料,绝大多数品种是以自然资源和传统材料为基础,经加工改造而成的人工合成材料。
正是这些人工材料,支撑着整个社会的科技与文明。
故而,对自然资源的开发、传统材料的改造和新型材料的研制,已成为当今人们获取新材料的系统工程。
材料工程技术将为科技进步不断开发出形形色色的具有特殊功能的新型材料和先进材料。
功能奇异的先进陶瓷便是新材料技术发展的典范。
陶瓷是用无机化合物粉料经高温烧结而成的、以多晶聚集体为基本结构的固体物质。
传统陶瓷是以天然硅酸盐矿物(瓷石、粘土、长石、石英砂等)为原料,经粉碎、磨细、调和、塑形、干燥、锻烧等传统工艺制作而成。
实际上瓷是在陶的基础上发展而成的比陶白净、细腻、质地致密且性能更为优良的硅酸盐材料。
先进陶瓷与传统陶瓷区别在于:先进陶瓷是以高纯、超细的人工合成的无机化合物(可含或不含硅化物)为原料,采用精密控制的先进工艺烧结而成的、比传统陶瓷结构更加精细、性能更加优异的新一代陶瓷。
先进陶瓷又称为精细陶瓷或高性能陶瓷。
先进陶瓷按使用性能可分为先进结构陶瓷(其使用性能主要指强度、刚度、硬度、弹性、韧性等力学性能)和先进功能陶瓷(其使用性能主要指光、电、磁、热、声等功能性能)两大类;按其化学成分又可分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、铝酸盐陶瓷等。
先进结构陶瓷是指以其优异的力学性能而用于各种机械结构部件的新型陶瓷。
应用领域如陶瓷质密封套管、轴承、缸套、活塞及切削刀具等;先进功能陶瓷则是指利用材料的电、磁、光、声、热等直接的性能或其耦合效应来实现某种使用性能的新型陶瓷。
如电容器陶瓷以其极高的抗电击穿性能用来制作高容抗陶瓷电容器;压电陶瓷以其能利用机械撞击或机械振荡产生电效应来制作压电点火装置的发火元件或传感器元件;热敏陶瓷可感知微小的温度变化,用于测温、控温;气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有害气体进行监测、控制和实现自动报警;而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制,自动曝光和自动记数;磁性陶瓷是重要的信息记录材料,在计算机中完成记忆功能。
此外,先进陶瓷材料还有高绝缘陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、介电陶瓷、耐热透明陶瓷、发光陶瓷、滤光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜陶瓷、纤维补强陶瓷、烧蚀陶瓷等。
这些特种陶瓷在自动控制装置、仪器仪表、精密机械、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、航空航天技术等部门均发挥着重要作用。
随着材料科学的发展和制造工艺的改进,陶瓷的内部组织构造渐趋精细化、致密化而使材料性能大幅度提高,以致出现新的特殊功能。
在其发展过程中,大批的多功能、高性能先进陶瓷应运而生。
压电陶瓷及其新型压电元器件基于过渡液相烧结机制,通过精选材料组成体系和添加物改性,研制了一系列高性能与低温烧结兼优的压电陶瓷材料。
其中铌镁-锭镍-锆钛酸铅(pmn一pnn一pzt)四元系压电陶瓷通过添加适量lico3,和zno,烧结温度降至820一960℃,材料仍有很好的压电性能。
例如:当烧结温度为900℃,压电常数(d33)为700pc /n,机电耦合系数kp为0. 74,室温介电常数(ε33 /εo)为3590,介电损耗(tanδ)为210 x 10-4。
该低温烧结压电瓷料用于制备压电厚膜微泵。
适当改性的铌镁-铌锌-锆钛酸铅(pmn一pzn一pzt)压电陶瓷为低烧片式多层压电变压器mpt提供了关键材料。
该材料烧结温度在1000℃左右,kp为0.60, d33为300pc/n, tanδ小于或等于50x10-4,εt33/ εo为1050。
所制备的mpt具有低驱动电压、高升压比、薄型片式化、无燃烧短路隐患、能量转换效率高、适合表面安装、无电磁干扰等诸多优点。
mpt 及其液晶显示器(lcd)背光电源的应用研究与产业化已取得新的进展。
伴随着数字化信息技术的发展,低功耗、小型化、数字化、多功能的显示技术日益受到重视。
液晶显示器(lcd)是片式压电变压器的重要应用领域之一。
通过有限元分析和多普勒激光扫描测振仪对mpt半波与全波谐振的振动模态与机电谐振特性进行的分析表明,mpt 谐振状态下沿长度方向的质点位移随输入电压的增大呈现规律变化,最大的位移发生在端部。
对半波谐振而言,节点位置并非在mpt的正中间,为其最佳节点位置。
这种非对称的位移分布可能与横-纵向振模mpt的结构不对称有关。
驱动方式与条件的优化对改进mpt的负载特性与能力、提高其转换效率有重要影响。
近些年来发展起来的超声波马达是一种基于压电陶瓷的逆压电效应及其超声波振动实现驱动的新型驱动器,由于其具有低速下大力矩输出、功率密度高、响应速度快、无源自锁、无电磁干扰、控制精度高和控制灵活等特点,越来越受到人们的关注。
压电微马达的力矩比静电微电机高3-4个量级;比电磁微电机高1-2个量级。
特别是它独有的高功率密度,使其非常适合电机小型化的发展要求。
在管状压电微马达的基础上,利用实心压电陶瓷棒制备出性能更好的微型马达,压电陶瓷棒微型化及制备工艺较简单,所制备的直径3mm陶瓷棒微型马达最大输出力矩可达4.1 x 10-11?nm,是已见报道的1.5mm管状陶瓷微马达输出力矩的10倍,且最大转速不低于300r/ min,质量仅0.8g。
采用降频增幅机构其驱动频率仅为60khz左右,驱动频率明显低于其它类型微电机,相当于直径30mm的环形行波马达。
压电陶瓷棒超声波马达的尺寸可小于1 mm,甚至可以小到100m左右。
核能技术的支柱——核反应堆陶瓷社会的发展离不开能源。
随着化石燃料日趋减少,人类对能源的需求量与日俱增而使世界面临能源危机的今天,核能以其热值巨大且无污染之优势在各种能源中所占比重日益增大。
人们为了安全利用核燃料,就必须设法控制核变链式反应的速度,让核燃料按照人们的要求定时定量释放能量。
能实现人为控制核变链式反应的装置叫做核反应堆。
核反应堆是核电站的心脏。
你是否知道,陶瓷在核反应堆中的重要作用?核反应堆对所用陶瓷材料有什么特殊要求?在核反应堆中,陶瓷材料要经受高能粒子和r射线的考验。
因此,除了耐高温、耐腐蚀之外,核反应堆用的陶瓷还须具有优异的抗辐射特性、大剂量的中子吸收本领和结构稳定性。
而这些特殊的性能是传统陶瓷所不具备的。
我们把这种专用于核反应堆的先进陶瓷称为核反应堆陶瓷。
铀-235原子俘获中子后发生裂变是核反应的物理基础。
陶瓷是反应堆的核心材料。
在发生核裂变时,不断有原子的裂变碎片分裂出来,并伴随着裂变气体的释放。
因此,要求反应堆的核心材料具有一定的高温强度和孔隙度。
它既可以对核裂变的碎片有一定的阻挡作用,又可贮存裂变气体,并可承受高温冲击。
此外还需要有特殊的化学稳定性和尺寸稳定性等特点。
例如,高温气冷反应堆用的是多层碳包复陶瓷核燃料颗粒,疏松的热解碳包复层可以贮存裂变气体,外面再包复热解碳的致密层,以阻挡裂变碎片的冲击。
除了反应堆用的陶瓷材料外,反应堆的控制也需要特种陶瓷材料。
反应堆中的核反应过程必须加以人工控制,使反应有序进行,否则,一旦失控后果不堪设想。
核反应堆的控制是靠特殊的陶瓷控制棒来实施的。
对陶瓷控制棒材料的技术要求是具有大剂量的中子吸收本领和耐高温、耐辐照能力。
如一种碳化硼复合烧结体陶瓷能够达到这种技术要求。
核反应堆是一项复杂的系统工程,除了反应堆和控制棒用特种陶瓷外,尚需许多陶瓷隔热罩、陶瓷隔热板、陶瓷热交换器及氦气嘴衬套等。
所有这些新型陶瓷材料,均需要耐辐照、耐腐蚀、耐高温、高强度等特点。
可以说,核发电技术也与陶瓷材料息息相关。
新一代无机非金属材料——赛伦赛伦(Sialon)陶瓷, 叫氧氮化硅铝陶瓷,是“硅-铝-氧-氮”系统及其相关物质系统的固溶体,化学组成上类似于硅铝酸盐,但它并非传统的硅铝酸盐陶瓷,而是以人工合成的高纯的精细粉料:Si3N4、Al2O3、AlN经先进工艺烧结而成的高性能陶瓷。
Al x O x N8-x 。
在不同条件下烧结成的陶瓷材料的化学组成赛伦的化学通式可表示为:Si6-x会不同,在1700℃时,x的极限值为4.2,在1400℃时,极限值为2.0,制备工艺可以采用常压烧结或热压烧结,在氮化硅中添加氧化铝,用氧原子取代一部分氮,用铝原子取代一部分硅,烧结时容易通过液相绕结达到致密化,生成均匀的固溶体。
赛伦陶瓷中晶相组织的基本结构单元是(Si、Al)(O、N)四面体,其构成方式和Al2O3·2SiO2中的硅氧四面体构成硅酸盐的方式类似。
赛伦以耐高温、高强度、高韧性、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征,在冶金、机械、汽车、光学、医学等领域有重要应用。
赛伦具有超高硬度、高韧性、热稳定性和低的热膨胀系数(好的抗热冲击性),以及对有色金属无粘合现象等特点,是新型的刀具材料。
这种材料制作的刀具没有冷却液也可工作,比起硬质合金来具有切削速度高、寿命长等特点,被广泛用作钻头、丝锥和滚刀,用于加工铸铁、淬火钢、镍基高温合金和钛合金等。
例如,赛伦刀具以1525米/分进行高速切削,刀具寿命为硬质合金刀具的10~12倍,金属切除率高于硬质合金刀具的18倍。
利用赛伦具有非常高的高温抗氧化性、耐磨损、摩擦系数小、有自润滑性(摩擦表面微量分解形成薄的气膜)的特性,特别当赛伦---赛伦对磨时,能承受很大的机械应力而可在很高速度和压力下运转,可用做各种机械的耐磨部件。
如:①用于制作轴承、滚珠,赛伦轴承的工作温度可达1300℃,比普通合金轴承的工作温度提高2.5倍,而工作速度是普通轴承的10倍,还可免除润滑系统,大大减少了对铬、镍、锰等原料的依赖。
②用于制作水泵、砂浆泵、带腐蚀性的化工泵及有粉尘风机中的耐磨、耐腐蚀部件和密封垫圈,其性能优越于其他材料。
③用于制作定位梢,焊接定位梢在工作时要承受很大的热应力和机械应力。
赛伦定位梢的使用寿命是普通合金定位梢寿命的七百倍。
④用于代替金属制造发动机部件,用赛伦制的汽车内燃机活塞,运行六万千米,只磨损0.76微米。
⑤用于代替特种合金材料制作球磨机的磨球,可研磨多种硬质粉料(如陶瓷粉料等)而本身几乎不会受到磨损。
⑥用于制作轧钢机械的滚轴和拉拔和压铸模具,在冷轧和冷拨条件下其使用寿命远高于其它材料。
此外,赛伦还用作金属连续浇铸的分流环及喷嘴、热电偶护具、晶体生长器具、高炉底部内衬和耐热坩埚等。
在铜铝等合金冶炼和铸造上也得到了应用。
利用赛伦具有很好的电绝缘性和优良的耐热冲击性及其它多种综合性能,可用来制作电热塞,用它进行汽车点火快速而灵敏,使发动机起动时间从原来的6~7秒缩短到1~2秒,并可不别担心寒冷天气汽车启动的困难。