无机非金属材料制备技术 第一章

本节内容结束
Si3N4基陶瓷球轴承
氮化硅陶瓷部件
制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量， 节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。
沙漠车
为什么使用陶瓷做发动机？
陶瓷的特点
➢耐高温
➢难磨损 本节内容结束
➢热导率低
➢强度高
和金属相比，使用陶瓷可以制作 轻量、热损失小的发动机。
陶瓷发动机的热效率
金属发动机 燃料能量
半导体材料 计算机技术； 耐高温、高强度特殊结构材料 宇航工业 低损耗的光导纤本维节内容现结代束的光通讯； 陶瓷牙,人工骨 --> 生物替换 有机高分子材料 丰富多彩的生活。
第一章 绪论
§1 前言 一． 材料制备方本法节（内技容术结）束的重要性 1. 制备技术是材料研究与使用的基础
(1) 一般意义上的材料：
(4)人造宝石
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人造宝石
红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；
蓝宝石呈蓝色本则节是由内于容其结中混束有少量含钛化合物。
1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化 铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。 现在， 已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。
材料的几种分类方法
按化学组成和本特节性内分 容传结统无束机非金属材料
无机非金属材料 金属材料
新型无机非金属材料
有机高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维
按用途分
结构材料：利用材料的力学和理、化性质，
本广节泛内应用容于结机束械制造、工程建
设、交通运输等各个工业部门 功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性
能用于电子、激光、通讯、能源 和生物工程等许多高新技术领域。
生活中的无机非金属材料
⑴玻璃、水泥、陶瓷
⑵石英钟表
⑶手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数
目⑷)玻，璃陶刀瓷（手金本表刚节石内），容陶结瓷束刀 ⑸金刚石钻头
⑹彩电（荧光材料） ⑺煤气炉中的电子打火 (压电陶瓷)
⑻海底电缆（光导纤维）
⑼电脑的CPU（单晶硅）手机触摸屏、计算机 芯片、LED-蓝光
下声音探测器，压力或震动检测传感器等。
•另一方面，如果施加一个电压，压电陶瓷就会改变 形状，或者给接触的物体施加一个压力，或者产生 震动。
•这个特性可以用在石英表，超声波清洗，医用超声 成像，以及其他许多重要的产品。
各种压电 陶瓷部件
压电陶瓷声纳
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(2). 材料生产过程中的各种废弃物、以及材 料死亡后的再循环。
陶瓷：高大上
一般无机非金属材料具有
耐高温、高硬度和抗腐蚀等优良工程性能， 其主要缺点是抗拉强度低、韧性差。
现代科学技本术的节发内展容，结要束求材料具有强度
高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能， 这大大促进了无机非金属材料的发展，
氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等 许多具有特殊性能的新型材料，广泛应用于 建筑、冶金、机械及尖端科技领域。
各种材料生产过程中产生着大量的固体废弃
物 了，巨对大的人破类坏生本，存节所依内赖容的结资束源、环境都造成
堆积如山的废矿渣、各种冶炼炉渣、能源生 产过程产生的粉煤灰、煤矸石。
⑽隐形飞机（特殊光学材料）
20世纪十大发明
• 卫星---反射镜、• 航天飞机---隔热瓦 • 原子弹--燃料块 • 因特网--光导纤维 • 电视--荧光粉 • 个人电脑--芯片
• 防弹材料、 • 导弹导引头、--超高音速飞行器
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陶瓷、金属、高分子都可以做 的产品：
水龙头 手表 餐具 手机
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陶瓷发动机 燃料能量
实际使用的部分
本节内容结束 气门顶杆
衬垫 活塞环
实际使用的部分
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一种燃气轮机的剖面图
本节内容结束
•在一个金属盘上装有氮 化硅叶片燃气轮机转子
本节内容结束
•轮滑鞋上的氮化硅陶瓷轴承 •具有创纪录的性能和长寿命
•氮化硅陶瓷轴承球和 其他耐磨部件
(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、 氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷
红宝石和蓝宝石及人造宝石
• 美国西屋公司的陶瓷 过滤系统
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功能材料——光导纤维（光纤）
(1)是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石 ”
(2)光导纤维的用途本：节 内 容 结 束
除了用于通讯外，还用于医疗、信息处理、传能 传像、遥测遥控、照明等许多方面。
光导纤维
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(3)光纤光缆与普通电缆比较
光纤光缆
普通电缆
信息量大,每根光纤理论上可同时通 8管同轴电缆每
过10亿路电话
条通话1800路
原料来源广(石英玻璃),节约有色金属 资源较少
质量小,每公里27k本g,不节怕内腐容蚀,结铺设束方 每公里1.6 t
便
成本低,每公里1万元左右
每公里20万元
性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃 听,不发生电辐射
新型无机非金属材料的特征
（1）本耐节高内温容结、束强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能
结构材料——高温结构陶瓷
高温结构材料与金属材料的性能比较 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。
易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用
(1)氧化铝陶瓷 本节内容结束氧化铝陶瓷制品
无机非金本属节内材容料结束制备技术
材料是人类赖以生存和发展的物质基 础，是人类进步的里程碑。
历史上的石器时代、青铜器时代、铁 器时代都是以本材节料内作容为时结代束主要标志的。
石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、 有机高分子（如塑料等）、单晶材料、 碳材料，每一种新型材料的研制成功， 都引起人类文化和生活的新变化。
现代通信用光缆 光学纤维胃镜
用光导纤维做手术，不用开刀
功能材料——超导体
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•陶瓷超导导线和试验电力传输线
压电陶瓷
•电子陶瓷的性能中最具奇异的是材料的压电性。压 电陶瓷能够在压力和电流之间转换。
•陶如瓷果也在会压放电出陶电瓷流本上，施节这加内种压性容力能，结可即以束使用是在呼麦吸克或风者，讲水话，
性能
用途
熔点高
坩埚、高温炉管
硬度大
刚玉球磨机
透明、耐高温
源自文库
高纯氧化铝透明陶瓷管
备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由 于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特 殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。
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(2)氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧 性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、 隔热、电绝缘等一系列优良性能。