陶瓷材料

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四、陶瓷材料性能的影响因素 陶瓷材料性能的影响因素
1 2 3 4 5 6 7 气孔率对弹性模量、 气孔率对弹性模量、强度的影响 晶粒尺寸对强度的影响 晶粒尺寸与韧晶粒尺寸与韧 脆转变温度的关系 显微结构对陶瓷材料蠕变的影响 晶粒尺寸、 晶粒尺寸、气孔对陶瓷的抗热震性能的影响 晶粒尺寸、 晶粒尺寸、晶界对陶瓷材料超塑性的影响 第二相晶粒粒度对陶瓷材料强度的影响
二、陶瓷材料的分类 陶瓷材料的分类
1、按化学成分分类 、 化学成分分类 可将陶瓷材料分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、 可将陶瓷材料分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、 瓷及其它化合物陶瓷。 氮化物陶 瓷及其它化合物陶瓷。 2、按使用的原材料分类 、 使用的原材料分类 可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。 可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。 普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。 普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。 特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。 特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。 3、按性能和用途分类 、 性能和用途分类 可将陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。 可将陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。
(5) 韧性差,脆性大。是陶瓷的最大缺点。 韧性差 脆性大 是陶瓷的最大缺点。 (6) 热膨胀性低。 热膨胀性低 性低。 导热性差,多为较好的绝热材料( 导热性差,多为较好的绝热材料(λ=10-2~10-5w/m﹒K) ~ ﹒ ) (7)陶瓷的抗热振性很低。 陶瓷的抗热振性很低。 陶瓷的抗热振性很低 抗热振性—热稳定性 热稳定性, 抗热振性 热稳定性,即急冷到水中不破裂所能承受的 最高温度。(陶瓷的比金属低很多,日用陶瓷220℃) 。(陶瓷的比金属低很多 最高温度。(陶瓷的比金属低很多,日用陶瓷 ℃ (8) 化学稳定性强。 化学稳定性强 耐高温,耐火,不可燃烧,抗蚀(抗液体金属、 耐高温,耐火,不可燃烧,抗蚀(抗液体金属、酸、碱、 盐) (9) 导电性差异大。 导电性差异大 差异大。 大多数是良好的绝缘体,同时也有不少半导体( 大多数是良好的绝缘体,同时也有不少半导体(NiO, , Fe3O4等) 等 (10)其它:不可燃烧,高耐热,不老化,温度急变抗力低。 其它: 其它 不可燃烧,高耐热,不老化,温度急变抗力低。
二、陶瓷材料的相组成 陶瓷材料的相组成
陶瓷材料通常由三种不同的相组 成: 1)晶相是陶瓷材料中主要的组 )晶相是陶瓷材料中主要的组 成相, 成相,决定陶瓷材料物理化学性 质的主要是晶相。 质的主要是晶相。 2)玻璃相的作用是充填晶粒间 )玻璃相的作用是充填晶粒间 粘结晶粒、提高材料致密度、 隙、粘结晶粒、提高材料致密度、 降低烧结温度和抑制晶粒长大。 降低烧结温度和抑制晶粒长大。 3)气相是在工艺过程中形成并 气相是在工艺过程中形成并 气相 保留下来的。 保留下来的。
三、陶瓷材料的性能特点 陶瓷材料的性能特点
(1)硬度 是各类材料中最高的。 硬度 是各类材料中最高的。 高聚物<20HV,淬火钢 (高聚物 ,淬火钢500-800HV,陶瓷 ,陶瓷1000-5000HV) ) (2)刚度 是各类材料中最高的 刚度 塑料1380MN/m2,钢207000MN/m2) (塑料 , (3)强度 理论强度很高(E/10--E/5); 强度 理论强度很高( ); 由于晶界的存在, 际强度比理论值低的多。 (由于晶界的存在,实 际强度比理论值低的多。 )。耐压 ),抗弯 (E/1000--E/100)。耐压(抗压强度高),抗弯(抗弯强 )。耐压(抗压强度高),抗弯( 度高),不耐拉(抗拉强度很低,比抗压强度低一个数量级) ),不耐拉 度高),不耐拉(抗拉强度很低,比抗压强度低一个数量级) 较高的高温强度。) 较高的高温强度。) (4) 塑性: 在室温几乎没有塑性。 塑性: 在室温几乎没有塑性。
2.新型高性能介电陶瓷 新型高性能介电陶瓷
(应用于:集成电路基板、介质谐振器、电容器等) 应用于:集成电路基板、介质谐振器、电容器等)
3.机电换能压电陶瓷 机电换能压电陶瓷
(应用于:微型压电驱动器、压电马达、滤波器等) 应用于:微型压电驱动器、压电马达、滤波器等)
4.半导体陶瓷 半导体陶瓷
(应用于:热敏电阻、湿敏器件、电压敏感器件等) 应用于:热敏电阻、湿敏器件、电压敏感器件等)
(用于:灯管、飞机的挡风玻璃、炸弹的瞄准器) 用于:灯管、飞机的挡风玻璃、炸弹的瞄准器)
3.纤维、晶须补强陶瓷复合材料 纤维、 纤维 4.生物陶瓷 生物陶瓷
(用于:口腔陶瓷、陶瓷骨骼等) 用于:口腔陶瓷、陶瓷骨骼等)
二、功能陶瓷发展方向 功能陶瓷发展方向
1.耐高温导电功能陶瓷 耐高温导电功能陶瓷
(主要应用于磁流体发电机) 主要应用于磁流体发电机) 主要应用于磁流体发电机
六、陶瓷材料的发展方向 陶瓷材料的发展方向
工程结构陶瓷向以下方向发展 一、工程结构陶瓷向以下方向发展
1.耐高温、高强度、耐磨损、高韧性陶瓷 耐高温、高强度、耐磨损、 耐高温
(用于:农用水泵、钻头、燃气轮机的燃烧室) 用于:农用水泵、钻头、燃气轮机的燃烧室)
2.耐高温、耐腐蚀、透明陶瓷 耐高温、耐腐蚀、 耐高温
策划: 策划:赵亚揆 制作: 制作:杨宝剑 演讲: 演讲:肖斌 审查:邢洁、 审查:邢洁、王逍野
全面认识陶瓷材料
一、陶瓷材料的概念 二、陶瓷材料的相组成 三、陶瓷材料的分类 四、陶瓷材料的性能及影响因素 五、陶瓷材料的现状 六、陶瓷材料的发展方向
一、陶瓷材料的概念 陶瓷材料的概念
陶瓷材料是除金属和高聚物 陶瓷材料是除金属和高聚物 以外的无机非金属材料通称, 以外的无机非金属材料通称, 是用天然或人工合成的粉状 化合物, 化合物,经成型和高温烧结 而制成的多晶固体材料。 而制成的多晶固体材料。
五、陶瓷材料的发展现状 陶瓷材料的发展现状
1.度,介电性能 和热稳定性. 和热稳定性 用途:隔电,支持及连接, 用途:隔电,支持及连接, 绝缘器件
2. 化工陶瓷
性能要求:耐蚀性 性能要求:耐蚀性. 用途:实验器皿,耐热容器, 用途:实验器皿,耐热容器, 管道,设备。 管道,设备。
3.日用陶瓷 日用陶瓷
性能要求:白度,光洁度, 性能要求:白度,光洁度, 热稳定性,机械强度, 热稳定性,机械强度,热稳定 性 用途:日用器皿, 用途:日用器皿,工艺品艺 术品等
4. 建筑陶瓷
性能要求:强度, 性能要求:强度,热稳定 性 用途:地面,墙壁,管道, 用途:地面,墙壁,管道, 卫生洁具等. 卫生洁具等
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