新型陶瓷材料的应用与发展
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
机械应用
294 271.0 491
742
8.0
高温及高温机械 107 87.4 142
190
4.9
化学与生物
118 79.9 175 226
5.6
商业与文化
59
-
-
91
3.7
其他
114
6.0
212
329
9.2
合计
1 755 1604.9 2 787 4 052 7.2
应用领域
➢航空航天材料: 陶瓷基复合材料 (Ceramic Matrix Composites)
可以应用到电子工业方面,做基片材料,AIN的导 热率是Al2O3的5-10 倍,更适合大规模集成电路 要求。AIN 陶瓷的综合性能良好,非常适用于电 子工业。同时氮化铝陶瓷材料在高温耐蚀和复合 材料方面也有很好的应用。
先进陶瓷及其陶瓷基 复合材料具有耐高温、 耐磨损、耐腐蚀质量 轻等优异性能,是最 具有希望代替金属材 料用于热端部件的候 选材料
天宫一号
应用领域
➢陶瓷轴承(Ceramic Bearing)
陶瓷轴承是在航空航天产业中使用较为广泛的一种产品,具有耐高温 、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、高转速等特性。 陶瓷轴承针对航空航天工业中恶劣环境下的调整、重载、低温、无润滑 工况而开发,是新材料、新工艺、新结构的完美结合。
高级耐火材料,刚玉球磨机;高压钠灯的灯管、人 造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等;工具, 高温炉零件,空压机泵零件,内燃机火花塞,坩埚 。微晶刚玉(弯曲强度5000MN/m2 ,HRA92-93 红 硬性1200℃)。
氮化硼陶瓷:
具有极高硬度,抗加热温度2000℃,是金刚石的代用品。
分低压型和高压型两种。低压型其硬度较低,具有自润 滑性,具有良好的高温绝缘性、耐热性、导热性,化学稳 定性好。用于耐热润滑剂、高温轴承、高温容器、坩埚、 热电偶套管、散热绝缘材料、玻璃制品成型模等。
新型陶瓷材料的应 用与发展
穆会平 20101887
传统陶瓷到新型陶瓷材料的演变
一、概念
传统陶瓷——是用天然或人工合成的粉状化合物, 经过成型和高温烧结制成的,由无机化合物构成的 多相固体材料。 新型陶瓷——以精致的高纯天然无机物或人工合成 的无机化合物为原料,采用精密控制的加工工艺烧 结,具有优异的性能。
前者主要用其机械功能、热功能和部分化学功 能,后者主要用其电、光、磁、化学和生物体特 性。
➢结构陶瓷 1、定义:
具有力学和机械性能及部分热学和化学 功能的新型陶瓷。
耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度 2、分类:
大致分为氧化物系、非氧化物系两类。
Al2O3、ZrO2、莫来石( Al2O3-SiO2 )
SiC、Si3N4、BN、AlN
生物陶瓷材料又分生物性惰性陶瓷材料和生 物性活性陶瓷材料。
应用领域
➢军事应用:特种陶瓷(Special Ceramics)
主要涉及到的特种陶瓷氧化铝陶瓷和碳化硼 陶瓷
激 光 制 导 炸 弹
氧化铝又叫人造刚玉
主要特性 主要用途
高熔点;高硬度;可制成透明陶瓷;无毒、不溶于 水,强度高;对人体有较好的适应性;高的强度和 高温强度抗压(2493MN/m2),高化学稳定性和介电 性能。
新型陶瓷又称也称先进陶瓷、高性能陶瓷、 高技术陶瓷、精细陶瓷
新旧陶瓷区别
传 统
陶瓷显微组织示意 图
陶
瓷
制
作
传统陶瓷 新 型 陶 瓷
新型陶瓷材料的分类
新型陶瓷材料是新型无机非金属材料, 也称先进陶 瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷
目前,新型陶瓷分成两大类,即结构陶瓷( Structural Ceramics)和功能陶瓷(Functional Ceramics)
热学功能 结构陶瓷
机械功能
传热性、绝热性、耐高温性、耐腐蚀性
耐磨性、高强度性、超硬性、润滑性、非膨胀性 、收缩性
• 新型陶瓷材料特性和条件 • 市场需求
新型陶瓷材料的快速发展
❖具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀 、耐高温、抗热震而且在热、光、声、电、磁、化学、 生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质 合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满 足现代科学技术和经济建设的需要。
枭 龙 战 斗 机
应用领域
➢生物工程领域:生物陶瓷(Biological Ceramic)
心 血 管 支 架
骨诱导磷酸钙生物陶瓷
生物陶瓷( Biological Ceramic)材料的无毒、 无害,具有良好的生物活性和生物相溶性, 且硬度高,杨氏模量与人体骨相近,故可作 为骨骼、牙床、心脏瓣膜等的修补材料或替 代材料使用。
❖其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰 富。
❖产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩 展。
❖ 应用十分广泛, 几乎可以渗透到各行各业。
世界新型陶瓷需求
类别
电子陶瓷 结构陶瓷 陶瓷涂料
陶瓷 基复合材料合计
世界需求量(百万美元 年增长率
)
/%2000/1994
1994
2000
11 886 17 580
高压型硬度接近金刚石,用于磨料和金属切屑刀具。
应用领域
➢ 电子工业领域:氮化铝陶瓷 (Aluminum Nitride Ceramic即AIN) 氮化铝具有良好的高温抗蚀性,它对许多金属表 现良好的抗蚀力,可与铝、铜、镍、钼、钨以及 许多铁质合金和超合金在高温下共存,也能在某 些化合物,如砷化镓的融盐中稳定存在。
6.7
3 968
6 610
8.9
200
280
5.8
16 754 25 370
7.2
日本新型陶瓷工业市场预测情况(单位:
10亿日元)
应用领域
1993
1997
2000
源自文库2005
平均增 长率(
%)
电磁应用 光学应用
944 1040.9 1 406 1 935 119 119.7 289 540
6.2 13.5
➢功能陶瓷
1、定义: 以非力学性能(如电、磁、热、化学、
生物等)为主的陶瓷材料。 2、分类:
大致分为氧化物系、非氧化物系两类
光陶瓷 电子陶瓷
光电陶瓷 超导陶瓷 化学陶瓷
磁性陶瓷 生物陶瓷
新型陶瓷材料的特性
分类
领域
特性
电子陶瓷 光电陶瓷 光陶瓷 功能陶瓷 磁性陶瓷 生物陶瓷 化学陶瓷
高绝缘性、铁电介电性、压电性、热电性、电子 放射性、半导性、传感型、离子电导性 荧光性、偏振光性、光电性 透光性、光反射性、反射红外性、导光性 软磁性、硬磁性骨亲和性、生物相融性 载体性、催化性、化学吸附性