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氧化锆陶瓷三个主要领域分析

来源:www.taocibang.net/gytc/作者:氧化锆陶瓷加工更新时间:2015-12-16 点击:

氧化锆陶瓷同金属相比陶瓷的最大优点是优异的高温性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合如发动机气缸套、轴、密封、陶瓷切削刀具等。氧化锆陶瓷可分为三大类氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。 

氧化锆陶瓷

氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆和氮化硅。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题原料价格低廉生产工艺简单。氧化铝和氧化锆具有优异的室温机械性能高硬度和耐化学腐蚀性主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高机械性能显著降低。氧化铝和氧化锆主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平但它在1400℃仍能保持这一强度水平并且高温蠕变速率极低因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低无法单独作为受力元件所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件并已在陶瓷发动机上得到应用。 

非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力并且能把这些性能的大部分保持到高温这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难必须在极高温度(1500~2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(95%)所以非氧化物陶瓷的生产一般比氧化物陶瓷高。这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性因此一直是陶瓷发动机的最重要材料目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后燃烧温度可提高到1400℃以上并且不需要水冷系统这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比其成本较高但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多并且刀具寿命长、允许切削速度高因而在刀具占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无润滑陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。 

玻璃陶瓷玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化而陶瓷的软化温度同熔点很接近因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能它利用玻璃成型技术制造产品然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁-铝-硅酸盐、锂-镁-铝-硅酸盐和钙-镁-铝-硅酸盐系列它们常被用来制造耐高温和热冲击产品如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用如地板、装饰玻璃。

 

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