陶瓷材料简要介绍
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粘结晶相
玻璃相作用
降低烧结温度 抑制晶粒长大
填充气孔
缺点：熔点低;热稳定性差;在较低温度下开始软化
9
1 3 气相：
气孔的影响：
i：有害的影响：降低强度; ii：有利的影响：保温性增加;保温陶瓷 化工过滤的 多孔陶瓷; 气孔率可达到60%;
高强度陶瓷的组织要求：
晶粒尺寸小，晶体缺陷少
高强度陶瓷
晶粒尺寸均匀，等轴 晶界相含量适中，减少脆性玻璃相 减少气孔率
2024/2/13
32
足够高的强度和耐磨性; 又与光纤材料相似的线 膨胀系数5*106/℃;当环 境温度发生变化时候;氧 化锆陶瓷的收缩和膨胀 和光纤基本相同;以保证 光纤端面的紧密接触;防 止光信号的损失;
33
3氧化铍陶瓷
氧化铍陶瓷最大的特点是高导热率 高熔点2530℃ 高强 度 高绝缘性 高化学和热稳定性 高抗热冲击性;经常用于制 造坩埚和真空陶瓷等;
晶粒直 193 2 90 5 54 3 25 1 11 5 8 7 6 7 1 8 径/um
抗折强 度/Mpa
75 2 140 3 203 8 311 1 431 1 483 6 484 8 581
1 2 玻璃相
非晶态固体;陶瓷烧结时;各组成相与杂质产生一系列物 理化学反应后;形成液相;冷却凝固而成;
1氧化铝陶瓷 以α Al2O3为主晶相;根据Al2O3含量和添加剂
的不同;有不同系列; 如根据Al2O3含量不同可分为75瓷;85瓷;95 瓷;99瓷等;根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷 刚玉莫来瓷和 刚玉瓷;根据添加剂的不同又分为铬刚玉 钛刚玉等;
性能：Al2O3含量越高;性能越好;
氧化铝陶瓷的性能
反应烧结氮化硅用 于形状复杂 尺寸 精度要求高的零件; 如机械密封环等;
Si3N4轴承
汽轮机转子
叶片、气阀
2 氮化铝AlN陶瓷
密度3 26g/cm3;无熔点;在2200℃ 2250℃升华分解;热硬度 很高;即使在分解温度前也不软化变形; 莫氏硬度7~9;强度 200~300MPa; 最大的特点是导热率高;可达200W/m K以上;是 A12O3的23倍;热压时强度比Al2O3还高;与单晶硅相匹配的热 膨胀系数;以及高电阻率;是理想的基片材料;
强度低，高温下玻璃相易软化。
用途
日用陶瓷 化工陶瓷
电工陶瓷 建筑陶瓷
4 2 特种陶瓷
特种陶瓷;又称精细陶瓷;采用纯度较高的人工合成化 合物如Al2O3 ZrO2 SiC Si3N4 BN;经配料 成型 烧结而制得; 按其应用功能分类;大体可分为高强度 耐高温和复合结构 陶瓷及电工电子功能陶瓷;
4 2 1 氧化物陶瓷：
2024/2/13
28
高硬度和耐磨性：在机械领域得到了广泛应用; 如制
造纺织耐磨零件 刀具; 各种发动机中还大量使用A12O3 陶瓷火花塞;
电绝缘性能和较低的介质损耗：氧化铝的含量高
于95%的Al2O3陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质 损耗等特点;因而在电子 电器方面有十分广阔的应用领 域;
2024/2/13
紧密;膨胀系数小;
ⅲ 抗热震性：在温度急剧变化时抵抗破坏的能力；
陶瓷抗热震性一般较差;受热冲击时易破坏;
ⅳ 高的化学稳定性：抗氧化;1000℃高温下不氧化；
对酸 碱 盐有良好的抗蚀性;
§3 陶瓷力学性能的检测方法
§3 1 §3 2 §3 3
硬度 弯曲强度 断裂韧性
3 1 硬度
硬度是材料抵抗局部压力而产生变形能力的表征; 通常采用 的是维氏硬度与莫氏硬度;
典型结构陶瓷材料维氏硬度
材料 Al2O3 硬度 HV 2000
材料 TiC
硬度 HV
3200
MgO ZrO2 BeO 1220 1700 1520 WC 金刚石 Si3N4 2400 10000 1700
B4C 4950 CBN 7000
SiC ZrC 2550 2600 AlN MoSi2 1450 1180
2摩擦因子小：只有0 1～0 2;具有自润滑性； 3化学稳定性好：抗氢氟酸以外的各种无机酸和 碱溶液的侵蚀;
也能抵抗熔融非 铁金属的侵蚀；
4较高的室温抗弯强度和断裂韧性:室温抗弯强度通常在
8001050MPa;断裂韧性为67MPa·m1/2
应用：热压烧结氮化硅用于形状
简单 精度要求不高的零件;如 切削刀具 高温轴承等;
莫来石 刚玉 40～60%
100
刚玉瓷 刚玉 >90% 500
b 晶粒大小对陶瓷强度的影响：
强度与晶粒尺寸的关系符合HallPetch关系式：
b ＝ o ＋kd1/2
式中o为无限大单晶的强度;k为系数;d为晶粒直径; 从
上式可以看出;细晶组织对提高材料的室温强度有利无害;
如刚玉陶瓷的晶粒尺寸大小对其抗折强度的影响; 刚玉陶瓷的晶粒尺寸与抗折强度
ⅱ：刚度 是各类材料中最高的; ⅲ：强度 耐压抗压强度高;抗弯抗弯强度高;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;
ⅳ：塑性;在室温几乎没有塑性; ⅴ：韧性差;脆性大; 是陶瓷的最大缺点;
2 2 物理及化学性能：
ⅰ 熔点：具有高的熔点;多数在2000℃以上; ⅱ 热膨胀：线膨胀系数一般为105到106／Ｋ;结构
3 2 弯曲强度
弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种
3P L 2bh2
(MPa)
式中σ为抗弯强度MPa; P为加载载荷N;L为支点跨距mm; b为试样断口处宽度mm; 三点弯曲强度测试示意图 h为试样断口处高度mm;
3 3 断裂韧性
应力集中是导致材料脆性断裂的主要原因之一;而反映材料 抵抗应力集中而发生断裂的指标是断裂韧性;常用的方法有单边 切口梁法 压痕法 双扭法和双悬臂梁法; 本节只简要介绍压痕 法测定方法;
主要组成相;一般由离子键MgO和Al2O3或共价键SiC Si3N4结合而成;其种类 数量 晶粒大小等对陶瓷的性能起决定 性作用;
2024/2/13
5
a 晶相种类及含量对陶瓷强度的影响：
晶相种类及含量对陶瓷抗折强度的影响
瓷质 主晶相及含量 抗折强度/MPa
长石质瓷
莫来石 20～30%
80
强化长石质瓷
问题：难烧结; 成本高气氛保护等等
4 2 3 碳化物陶瓷
包括：碳化硅 碳化铈 碳化钼 碳化铌 碳化钛 碳化 钨 碳化钽 碳化钒 碳化锆 碳化铪等;
特点
•具有很高的熔点3000℃以上 • 高硬度硬度B4C的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼 •耐高温氧化能力差;脆性极大
碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中应用最广泛; 其密度为3 2×103kg·m3 ; 弯 曲 强 度 和 抗 压 强 度 分 别 为 200 ～ 250MPa 和 1000～1500MPa;硬度为莫氏9 2;
优点
缺点
反应烧结 烧结时几乎没有收缩; 密度低;强度低;耐蚀
能得到复杂的形状
性差
热压烧结 用较少的助剂就能致密 只能制造简单形状; 化;强度 耐蚀性最好 烧结助剂使高温强度 降低
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37
特点：
1硬度高：氮化硅的硬度高;HV=18GPa~21GPa;仅次于金刚石 立方
BN B4C等少数几种超硬材料;
但不能抵抗碱性物质的腐蚀; 周期表中第V ; VI ;VII族金属 元素与其不发生反应;可以用来作为熔炼这此金属的坩埚;
部分稳定ZrO2陶瓷：由四方和立方双相组织组成
强度;断裂韧性和抗热冲击性能非常高：被称为
陶瓷钢; 同时其热传导系数小;隔热效果好;而热膨胀系数又 比较大;比较容易与金属部件匹配;在日前所研制的陶瓷发 动机中用于气缸内壁 活塞 缸盖板部件;
莫氏硬度：是应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试
样的表面而发生划痕;其硬度值并非绝对硬度值;而是按硬度
的顺序表示的值;
莫氏硬度表
分级
代表材料
分级
代表材料 分级 代表材料
1
滑石
2
4
萤石
5
7
石英玻璃
8
石膏 磷灰石
石英
3
方解石
6
正长石
9
黄玉
10
石榴石
11
熔融氧化铝 12
刚玉
13
碳化硅
14
碳化硼
15
金刚石
均匀的晶粒尺寸越小;缺陷产生的几率越小; 强度越 高;
不同截面大小陶瓷的强度值：MPa
块状
纤维
晶须
Al2O3
280
2100
21000
§2 陶瓷的基本性能
§2 1 §2 2
力学性能 物理及化学性能
2024/2/13
12
2 1 力学性能:
ⅰ：硬度 是各类材料中最高的; 陶瓷具有高硬度;大多在
1500HV以上; 淬火钢：500800HV; 陶瓷作为新型的刃具和耐磨 零件;
以BeO陶瓷为基板的10cm*5cm高密度电路
4 2 2 氮化物陶瓷
1氮化硅陶瓷
按制造工艺分：热压烧结氮化硅β Si3N4陶瓷； 反应烧结氮化硅α Si3N4陶瓷;
热压烧结氮化硅陶瓷组织致密;气孔率接近于零;强度高; 反应烧结氮化硅陶瓷有20%～30%气孔
热压烧结和反应烧结氮化硅性能对比
烧结工艺
压痕法
用维氏或显微硬度压头;压入抛光的陶瓷试样表面;在压痕对 角线延长方向出现四条裂纹;测定裂纹长度;根据载荷与裂纹长度 的关系;求得KIc值;
P＜PC左和P＞PC右时压痕
2024/2/13
以PC作为可是压痕产生裂纹的临界负荷
21
压痕法
K HICa12 EH52
0.0
5•5lg8.4a c
KIC是断裂韧性 φ为一常数;约等于3 HV是维氏硬度 a为压痕对角线长度的一半 c为表面裂纹长度的一半
牌号
85瓷 96瓷 99瓷
Al2O3 ％ 85 96 99
相对 密度 3 45 3 72
3 90
硬度 莫氏
9 9
9
抗压强 度Mpa
1800 2000 2500
抗拉强 度Mpa
150 180 250
应用
化学稳定性：A12O3陶瓷与大多数熔融金属不发生反
映;只有Mg; Ca;Zr和Ti在一定温度以上对其有还原作用; 热的硫酸能溶解A12O3;热的HCl; HF对其也有一定腐蚀作 用; 可作为耐酸泵叶轮 泵体 泵盖 轴套;输送酸的管道内衬 和阀门
Ceramic Material
2024/2/13
1
目录
§1 陶瓷的基本相 §2 陶瓷的基本性能 §3 陶瓷力学性能的检测方法 §4 常见陶瓷 §5 产品分析
2024/2/13
2
§1 陶瓷的基本相
§1 1 晶相 §1 2 玻璃相 §1 3 气孔2024/Fra bibliotek/133
晶相
气孔
玻璃相
陶瓷基本相
1 1 晶相
29
2氧化锆陶瓷
ZrO2有立方结构c相 四方结构t相及单斜结构m相; 根 据所含相的成分不同;ZrO2陶瓷可分为稳定ZrO2陶瓷材料 部分稳定ZrO2陶瓷;
稳定ZrO2陶瓷：主要由立方相组成
耐火度高 比热与导热系数小：是理想的高温隔热
材料;可以用做高温炉内衬;也可作为各种耐热涂层;
化学稳定性好：高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀;
维氏硬度的测量
将一个相对夹角为136°的正四棱锥金刚石压头在一定
的负荷下压入试样表面;经过一定时间的保持后卸载;测定压
痕两对角线的长度并取其平均值d计算压痕的实际面积;负荷
和所测面积的比值就是维氏硬度;用HV表示; 经几何换算后
得到：
HV0.1891•dP2
HV 维氏硬度符号； P 试验力;N； d 压痕两对角线d1 d2的算术平均值;mm
§4 常见陶瓷
§4 1 普通陶瓷
§4 2 特种陶瓷
§4 2 1 氧化物陶瓷 §4 2 2 氮化物陶瓷 §4 2 3 碳化物陶瓷
4 1 普通陶瓷
粘土（Al2O3 ▪ 2SiO2 ▪ H2O）
原材料 长石（K2O▪Al2O3▪6SiO2；Na2O ▪ Al2O3 ▪ 6SiO
性能
石英（SiO2） 坚硬，不氧化、不导电，成型性好 耐1200℃高温，成本低廉。
特点：热导率高;而热膨胀系数小; 应用：常用于制作加热组件 石墨表面保护层及砂轮和 磨料等;
碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴 浇 注金属的喉管 热电偶套管 炉管 燃气 轮机叶片及轴承;泵的密封圈 拉丝成 型模具等;
SiC陶瓷件
SiC喷嘴
SiC轴承
谢谢
玻璃相作用
降低烧结温度 抑制晶粒长大
填充气孔
缺点：熔点低;热稳定性差;在较低温度下开始软化
9
1 3 气相：
气孔的影响：
i：有害的影响：降低强度; ii：有利的影响：保温性增加;保温陶瓷 化工过滤的 多孔陶瓷; 气孔率可达到60%;
高强度陶瓷的组织要求：
晶粒尺寸小，晶体缺陷少
高强度陶瓷
晶粒尺寸均匀，等轴 晶界相含量适中，减少脆性玻璃相 减少气孔率
2024/2/13
32
足够高的强度和耐磨性; 又与光纤材料相似的线 膨胀系数5*106/℃;当环 境温度发生变化时候;氧 化锆陶瓷的收缩和膨胀 和光纤基本相同;以保证 光纤端面的紧密接触;防 止光信号的损失;
33
3氧化铍陶瓷
氧化铍陶瓷最大的特点是高导热率 高熔点2530℃ 高强 度 高绝缘性 高化学和热稳定性 高抗热冲击性;经常用于制 造坩埚和真空陶瓷等;
晶粒直 193 2 90 5 54 3 25 1 11 5 8 7 6 7 1 8 径/um
抗折强 度/Mpa
75 2 140 3 203 8 311 1 431 1 483 6 484 8 581
1 2 玻璃相
非晶态固体;陶瓷烧结时;各组成相与杂质产生一系列物 理化学反应后;形成液相;冷却凝固而成;
1氧化铝陶瓷 以α Al2O3为主晶相;根据Al2O3含量和添加剂
的不同;有不同系列; 如根据Al2O3含量不同可分为75瓷;85瓷;95 瓷;99瓷等;根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷 刚玉莫来瓷和 刚玉瓷;根据添加剂的不同又分为铬刚玉 钛刚玉等;
性能：Al2O3含量越高;性能越好;
氧化铝陶瓷的性能
反应烧结氮化硅用 于形状复杂 尺寸 精度要求高的零件; 如机械密封环等;
Si3N4轴承
汽轮机转子
叶片、气阀
2 氮化铝AlN陶瓷
密度3 26g/cm3;无熔点;在2200℃ 2250℃升华分解;热硬度 很高;即使在分解温度前也不软化变形; 莫氏硬度7~9;强度 200~300MPa; 最大的特点是导热率高;可达200W/m K以上;是 A12O3的23倍;热压时强度比Al2O3还高;与单晶硅相匹配的热 膨胀系数;以及高电阻率;是理想的基片材料;
强度低，高温下玻璃相易软化。
用途
日用陶瓷 化工陶瓷
电工陶瓷 建筑陶瓷
4 2 特种陶瓷
特种陶瓷;又称精细陶瓷;采用纯度较高的人工合成化 合物如Al2O3 ZrO2 SiC Si3N4 BN;经配料 成型 烧结而制得; 按其应用功能分类;大体可分为高强度 耐高温和复合结构 陶瓷及电工电子功能陶瓷;
4 2 1 氧化物陶瓷：
2024/2/13
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高硬度和耐磨性：在机械领域得到了广泛应用; 如制
造纺织耐磨零件 刀具; 各种发动机中还大量使用A12O3 陶瓷火花塞;
电绝缘性能和较低的介质损耗：氧化铝的含量高
于95%的Al2O3陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质 损耗等特点;因而在电子 电器方面有十分广阔的应用领 域;
2024/2/13
紧密;膨胀系数小;
ⅲ 抗热震性：在温度急剧变化时抵抗破坏的能力；
陶瓷抗热震性一般较差;受热冲击时易破坏;
ⅳ 高的化学稳定性：抗氧化;1000℃高温下不氧化；
对酸 碱 盐有良好的抗蚀性;
§3 陶瓷力学性能的检测方法
§3 1 §3 2 §3 3
硬度 弯曲强度 断裂韧性
3 1 硬度
硬度是材料抵抗局部压力而产生变形能力的表征; 通常采用 的是维氏硬度与莫氏硬度;
典型结构陶瓷材料维氏硬度
材料 Al2O3 硬度 HV 2000
材料 TiC
硬度 HV
3200
MgO ZrO2 BeO 1220 1700 1520 WC 金刚石 Si3N4 2400 10000 1700
B4C 4950 CBN 7000
SiC ZrC 2550 2600 AlN MoSi2 1450 1180
2摩擦因子小：只有0 1～0 2;具有自润滑性； 3化学稳定性好：抗氢氟酸以外的各种无机酸和 碱溶液的侵蚀;
也能抵抗熔融非 铁金属的侵蚀；
4较高的室温抗弯强度和断裂韧性:室温抗弯强度通常在
8001050MPa;断裂韧性为67MPa·m1/2
应用：热压烧结氮化硅用于形状
简单 精度要求不高的零件;如 切削刀具 高温轴承等;
莫来石 刚玉 40～60%
100
刚玉瓷 刚玉 >90% 500
b 晶粒大小对陶瓷强度的影响：
强度与晶粒尺寸的关系符合HallPetch关系式：
b ＝ o ＋kd1/2
式中o为无限大单晶的强度;k为系数;d为晶粒直径; 从
上式可以看出;细晶组织对提高材料的室温强度有利无害;
如刚玉陶瓷的晶粒尺寸大小对其抗折强度的影响; 刚玉陶瓷的晶粒尺寸与抗折强度
ⅱ：刚度 是各类材料中最高的; ⅲ：强度 耐压抗压强度高;抗弯抗弯强度高;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;
ⅳ：塑性;在室温几乎没有塑性; ⅴ：韧性差;脆性大; 是陶瓷的最大缺点;
2 2 物理及化学性能：
ⅰ 熔点：具有高的熔点;多数在2000℃以上; ⅱ 热膨胀：线膨胀系数一般为105到106／Ｋ;结构
3 2 弯曲强度
弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种
3P L 2bh2
(MPa)
式中σ为抗弯强度MPa; P为加载载荷N;L为支点跨距mm; b为试样断口处宽度mm; 三点弯曲强度测试示意图 h为试样断口处高度mm;
3 3 断裂韧性
应力集中是导致材料脆性断裂的主要原因之一;而反映材料 抵抗应力集中而发生断裂的指标是断裂韧性;常用的方法有单边 切口梁法 压痕法 双扭法和双悬臂梁法; 本节只简要介绍压痕 法测定方法;
主要组成相;一般由离子键MgO和Al2O3或共价键SiC Si3N4结合而成;其种类 数量 晶粒大小等对陶瓷的性能起决定 性作用;
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5
a 晶相种类及含量对陶瓷强度的影响：
晶相种类及含量对陶瓷抗折强度的影响
瓷质 主晶相及含量 抗折强度/MPa
长石质瓷
莫来石 20～30%
80
强化长石质瓷
问题：难烧结; 成本高气氛保护等等
4 2 3 碳化物陶瓷
包括：碳化硅 碳化铈 碳化钼 碳化铌 碳化钛 碳化 钨 碳化钽 碳化钒 碳化锆 碳化铪等;
特点
•具有很高的熔点3000℃以上 • 高硬度硬度B4C的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼 •耐高温氧化能力差;脆性极大
碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中应用最广泛; 其密度为3 2×103kg·m3 ; 弯 曲 强 度 和 抗 压 强 度 分 别 为 200 ～ 250MPa 和 1000～1500MPa;硬度为莫氏9 2;
优点
缺点
反应烧结 烧结时几乎没有收缩; 密度低;强度低;耐蚀
能得到复杂的形状
性差
热压烧结 用较少的助剂就能致密 只能制造简单形状; 化;强度 耐蚀性最好 烧结助剂使高温强度 降低
2024/2/13
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特点：
1硬度高：氮化硅的硬度高;HV=18GPa~21GPa;仅次于金刚石 立方
BN B4C等少数几种超硬材料;
但不能抵抗碱性物质的腐蚀; 周期表中第V ; VI ;VII族金属 元素与其不发生反应;可以用来作为熔炼这此金属的坩埚;
部分稳定ZrO2陶瓷：由四方和立方双相组织组成
强度;断裂韧性和抗热冲击性能非常高：被称为
陶瓷钢; 同时其热传导系数小;隔热效果好;而热膨胀系数又 比较大;比较容易与金属部件匹配;在日前所研制的陶瓷发 动机中用于气缸内壁 活塞 缸盖板部件;
莫氏硬度：是应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试
样的表面而发生划痕;其硬度值并非绝对硬度值;而是按硬度
的顺序表示的值;
莫氏硬度表
分级
代表材料
分级
代表材料 分级 代表材料
1
滑石
2
4
萤石
5
7
石英玻璃
8
石膏 磷灰石
石英
3
方解石
6
正长石
9
黄玉
10
石榴石
11
熔融氧化铝 12
刚玉
13
碳化硅
14
碳化硼
15
金刚石
均匀的晶粒尺寸越小;缺陷产生的几率越小; 强度越 高;
不同截面大小陶瓷的强度值：MPa
块状
纤维
晶须
Al2O3
280
2100
21000
§2 陶瓷的基本性能
§2 1 §2 2
力学性能 物理及化学性能
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2 1 力学性能:
ⅰ：硬度 是各类材料中最高的; 陶瓷具有高硬度;大多在
1500HV以上; 淬火钢：500800HV; 陶瓷作为新型的刃具和耐磨 零件;
以BeO陶瓷为基板的10cm*5cm高密度电路
4 2 2 氮化物陶瓷
1氮化硅陶瓷
按制造工艺分：热压烧结氮化硅β Si3N4陶瓷； 反应烧结氮化硅α Si3N4陶瓷;
热压烧结氮化硅陶瓷组织致密;气孔率接近于零;强度高; 反应烧结氮化硅陶瓷有20%～30%气孔
热压烧结和反应烧结氮化硅性能对比
烧结工艺
压痕法
用维氏或显微硬度压头;压入抛光的陶瓷试样表面;在压痕对 角线延长方向出现四条裂纹;测定裂纹长度;根据载荷与裂纹长度 的关系;求得KIc值;
P＜PC左和P＞PC右时压痕
2024/2/13
以PC作为可是压痕产生裂纹的临界负荷
21
压痕法
K HICa12 EH52
0.0
5•5lg8.4a c
KIC是断裂韧性 φ为一常数;约等于3 HV是维氏硬度 a为压痕对角线长度的一半 c为表面裂纹长度的一半
牌号
85瓷 96瓷 99瓷
Al2O3 ％ 85 96 99
相对 密度 3 45 3 72
3 90
硬度 莫氏
9 9
9
抗压强 度Mpa
1800 2000 2500
抗拉强 度Mpa
150 180 250
应用
化学稳定性：A12O3陶瓷与大多数熔融金属不发生反
映;只有Mg; Ca;Zr和Ti在一定温度以上对其有还原作用; 热的硫酸能溶解A12O3;热的HCl; HF对其也有一定腐蚀作 用; 可作为耐酸泵叶轮 泵体 泵盖 轴套;输送酸的管道内衬 和阀门
Ceramic Material
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目录
§1 陶瓷的基本相 §2 陶瓷的基本性能 §3 陶瓷力学性能的检测方法 §4 常见陶瓷 §5 产品分析
2024/2/13
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§1 陶瓷的基本相
§1 1 晶相 §1 2 玻璃相 §1 3 气孔2024/Fra bibliotek/133
晶相
气孔
玻璃相
陶瓷基本相
1 1 晶相
29
2氧化锆陶瓷
ZrO2有立方结构c相 四方结构t相及单斜结构m相; 根 据所含相的成分不同;ZrO2陶瓷可分为稳定ZrO2陶瓷材料 部分稳定ZrO2陶瓷;
稳定ZrO2陶瓷：主要由立方相组成
耐火度高 比热与导热系数小：是理想的高温隔热
材料;可以用做高温炉内衬;也可作为各种耐热涂层;
化学稳定性好：高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀;
维氏硬度的测量
将一个相对夹角为136°的正四棱锥金刚石压头在一定
的负荷下压入试样表面;经过一定时间的保持后卸载;测定压
痕两对角线的长度并取其平均值d计算压痕的实际面积;负荷
和所测面积的比值就是维氏硬度;用HV表示; 经几何换算后
得到：
HV0.1891•dP2
HV 维氏硬度符号； P 试验力;N； d 压痕两对角线d1 d2的算术平均值;mm
§4 常见陶瓷
§4 1 普通陶瓷
§4 2 特种陶瓷
§4 2 1 氧化物陶瓷 §4 2 2 氮化物陶瓷 §4 2 3 碳化物陶瓷
4 1 普通陶瓷
粘土（Al2O3 ▪ 2SiO2 ▪ H2O）
原材料 长石（K2O▪Al2O3▪6SiO2；Na2O ▪ Al2O3 ▪ 6SiO
性能
石英（SiO2） 坚硬，不氧化、不导电，成型性好 耐1200℃高温，成本低廉。
特点：热导率高;而热膨胀系数小; 应用：常用于制作加热组件 石墨表面保护层及砂轮和 磨料等;
碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴 浇 注金属的喉管 热电偶套管 炉管 燃气 轮机叶片及轴承;泵的密封圈 拉丝成 型模具等;
SiC陶瓷件
SiC喷嘴
SiC轴承
谢谢