三类陶瓷材料的性能及用途

陶瓷材料主要有三大类：普通陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷，这三类陶瓷材料有各自的优势和用途。...

陶瓷材料主要有三大类：普通陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷，这三类陶瓷材料有各自的优势和用途。原料：

长石，石英，粘土，高龄土，绢云母，滑石，石灰。

加入（MgO，ZnO，BaO，Cr2O3等）提高强度；

加入（Al2O3 ，ZrO2等）提高强度和热稳定性；

加入（SiC等）提高导热性。日用陶瓷

性能要求：

白度，光洁度，热稳定性，机械强度，热稳定性；

用途：日用器皿，工艺品艺术品等；建筑陶瓷

性能要求：强度，热稳定性；

用途：地面，墙壁，管道，卫生洁具等；电工陶瓷（高压瓷）

性能要求：强度，介电性能和热稳定性；

用途：隔电，支持及连接，绝缘器件；化工陶瓷

性能要求：耐蚀性；

用途：实验器皿，耐热容器，管道，设备。

氧化物陶瓷

AI2O3

高的强度和高温强度（抗压2493MN/m2)，高化学稳定性和介电性能。

■以Al2O3为主要成分，含少量SiO2的陶瓷；

■根据Al2O3含量不同，分为75瓷（Al2O3 含量为75%）又称刚玉-莫来石瓷；95瓷、99瓷，又称刚玉瓷；

■Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工艺愈复杂，成本愈高。

优势：

氧化铝陶瓷的强度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉强度可达250MPa；

■耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；

■耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600℃下长期工作，在空气中的最高使用温度达 1980℃；

■耐蚀性和绝缘性好；

■脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。

用途：

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/㎡ ，HRA92-93 红硬性1200℃）---工具,刀具。

  BeO

导热性好（180 kcal/m·h·℃），热稳定性较高，消散高能辐射的能力强，强度低（抗压强度（785MN/㎡）。

用途：

熔化某些纯金属的坩埚，真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷。

  ZrO2

呈弱酸性或惰性，导热系数小1.5-1.7kcal/m·h·℃，使用温度2000-2200℃，抗压强度2060MN/㎡。

  MgO  CaO

抗各种金属碱性渣的作用，热稳定性差，MgO高温易挥发，CaO在空气中易水化。碳化物陶瓷

  碳化硅

弯曲强度200-250MN/㎡，抗压强度1000-1500MN/㎡，硬度高，抗氧化，不抗强碱。

■主晶相SiC，有反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷；

■高温强度高，工作温度可达1600～1700℃，1400℃时，抗弯强度为500～600MPa；

■有很好的导热性、热稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性，且耐辐射；

■是良好的高温结构材料，主要用于制作火箭喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管，燃气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。

用途：

加热元件，石墨的表面保护层，砂轮，磨料。

  碳化硼

硬度高，抗磨，熔点高2450℃。

用途：

磨料，超硬质工具材料。氮化物陶瓷

  氮化硼

石墨类型六方结构（白石墨）-介电体和耐火润滑剂。

立方结构（β-BN)-极高硬度，抗加热温度2000℃，是金刚石的代用品。

■主晶相BN，共价晶体，晶体结构为六方结构，有白石墨之称；

■良好的耐热性和导热性，热导率与不锈钢相当，热胀系数比金属和其它陶瓷低得多， 故抗热振性和热稳定性好；

■高温绝缘性好，2000℃仍是绝缘体，是理想的高温绝缘材料和散热材料；

■化学稳定性高，能抗Fe、Al、Ni等熔融金属的侵蚀；

■硬度较其它陶瓷低，可切削加工；

■有自润滑性，耐磨性好。

用途： 

氮化硼陶瓷常用于制作热电偶套管，熔炼半导体、金属的坩埚和冶金用高温容器和管道，高温轴承，下班制品成型模，高温绝缘材料；

因BN中含wB=43%，有很大的吸收中子的截面，可作核反应堆中吸收热中子的控制棒。  金属陶瓷

以金属氧化物或碳化物为主要成分，加入适量的金属粉末，通过粉末冶金的方法制成的，具有某些金属性质的陶瓷。

金属陶瓷是金属切削刀具、模具和耐磨零件的重要材料。

粉末冶金方法及其应用

金属材料的制备：熔炼、铸造

高熔点的金属及金属化合物难以通过熔炼或铸造的方法制备

粉末冶金：陶瓷生产工艺在冶金中的应用。粉末制备

包括粉末制取、配料、粉料混合等步骤。

粉末的纯度、粒度、混合的均匀程度等对粉末冶金制品的质量有重要影响。

粉末愈细、愈均匀、纯度愈高，陶瓷的性能愈好。压制成型

多采用冷压法，即将粉料装入模具型腔内，在压力机下压制成致密的具有一定强度的坯体。

为了改善粉末的可塑性和成型性，通常在粉料中会加入一定比例的增塑剂，如汽油橡胶溶液、石蜡等。烧结

将压制成型的坯体放入通过保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，在保持至少一种组元仍处于固态的烧结温度下，长时间保温，通过扩散、再结晶、化学反应等过程，获得与一般合金相似的组织，并存在一些微小的孔隙的粉末冶金制品。

根据烧结过程中有无液相产生，烧结分为：固相烧结和液相烧结。

■固相烧结：在烧结时不形成液相。

无偏析高速钢、烧结铝（Al-Al2O3）、烧结钨、青铜－石墨、铁－石墨等

■液相烧结：在烧结时形成部分液相的液-固共存状态。

金属陶瓷硬质合金（WC-Co、WC-TiC-Co等）、高速钢－WC、铬钼钢－WC等。后处理加工

为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后处理加工。

如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压，以提高其密度、尺寸精度等；铁基粉末冶金零件进行淬火处理，以提高硬度等等。

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