第十八章工程陶瓷材料.ppt

第十八章 工程陶瓷材料,了解陶瓷材料的定义、制备工艺 了解陶瓷材料的组织特构及作用 了解陶瓷材料的性能特点 了解陶瓷材料的分类及应用,一、陶瓷材料的定义及制备工艺 1、定义：陶瓷是无机高分子材料，用天然的或人工 合成粉状化合物通过成型、高温烧结而制成的多晶固 体材料。 2、陶瓷材料的制备工艺 制粉 压坯 烧结 成品 二、陶瓷材料的组织结构 1、晶相：主要组成相由离子键或 共价键结合而成，决定陶瓷的高熔点、 高耐热性、高化学稳定性、高绝缘性、 高脆性等性能： 。,2、玻璃相：非晶态固体，将晶相粘结在一起，降低烧 结温度，抑制晶相晶粒长大和填充气孔。 3、气相：气孔（510）。 对性能的不利影响：增加脆性、降低强度、电击穿 强度降低，绝缘性能降低。对性能的有利影响：提高吸振性，使陶瓷密度减小。,三、陶瓷的性能 1、力学性能： 硬度极高：（ 1500HV） 高弹性模量;高脆性；高的抗压强度； 低的抗拉强度；低的塑性、韧性；抗热振性能较低。,2、物理化学性能 高熔点 （Tm 2000°C）(高温强度、高温蠕变抗力) 低的热膨胀系数、热导率，良好的绝缘性。 特殊的光、电、磁性能：如压电性能、激光性能等 结构稳定，化学稳定高。,四、陶瓷的分类及应用 （按用途分 ） 1、普通陶瓷： 由粘土、长石、石英为原料配制，烧结而成。 组织：主晶相 莫来石2530% ， 次晶相SiO2 ； 玻璃相 3560% 气相 13%,性能特点：质地坚硬，不氧化、不生锈、耐高温； 成型性好，成本低。强度低，绝缘性、耐高温性不如其它陶瓷。 应用：生活中常用的各类陶瓷制品；电瓷绝缘子，耐酸、碱的容器和反应塔管道，纺织机械中的导纱零件。,2、特种陶瓷 （1）氧化铝陶瓷 组织：AL2O3 主晶相，还有少量SiO2； 性能：硬度高； 耐高温（抗氧化性能，高的蠕变抗 力）；耐腐蚀，绝缘性好； 脆性大，抗热振性差 缺点,应用：内燃机火花塞；火箭导弹的导流罩；用于制造耐磨零件，如轴承，纺织机上的导纱器等；用于冶炼金属的坩埚；合成纤维喷嘴，和各种切削刀具等。,（2）氮化硅陶瓷 主要成分：Si3N4 制备有两种方法：热压烧结；反应烧结 性能特点：硬度高，摩擦系数小，极优异的耐磨材料。 蠕变抗力高，热膨胀系数小，抗热振性能最好。化学稳 定性好(除氢氟酸外)，优异的绝缘性能。,应用：用于耐磨、耐高温、耐腐蚀、且形状复杂、尺寸 精度高的陶瓷制品，如高温轴承、燃气轮机转子叶片。 热电偶套管、石油化工泵的密封环（动密封） ；切削 刀具。 （3）碳化硅陶瓷： 主要成分：SiC 制备：反应烧结；热压烧结； 性能特点：高温强度高，导热性好。耐放射元素辐射； 热稳定性、抗蠕变、耐腐蚀性能好； 应用：高温结构材料； 火箭尾喷管的喷嘴；高温轴承； 热交换器，核燃料包封材料。,（4）氮化硼陶瓷： 主要成分：BN； 晶体结构：六方结构，与石墨相似，称“白石墨”。 性能特点：耐热性、导热性好；热稳定好，抗热振性 好；核反应堆中吸收热中子的控制棒。,3、金属陶瓷 1)成分：金属氧化物或碳化物 +添加适量的金属粉末 （AL2O3 ，ZrO2 ,TiC, WC 等+ Co,Ni,Cr,Fe,Mo,等） 2)制备：粉末冶金 过程：制粉 压制成型烧结后处理等 3)金属陶瓷硬质合金（金属陶瓷的一种） WC（TiC,TaC） + Co,Ni，Mo; 基体 粘结剂,4)性能特点： 高的硬度、高的热硬性、高的耐磨性（高速钢）； 抗压强度高，抗弯强度低，弹性模量高。耐蚀性好，热 膨胀系数比钢低； 缺点：脆性大，导热性好，不能用于切削的方法加工。,5)分类，编号，应用： 钨、钴类：YG3，YG6 ，YG8 成分：WC + Co （数字为Co的含量） 应用：制造的刀具可以切削脆性材料，如铸铁、一 些有色金属和胶木等,万能硬质合金：YW1 ，YW2 . 成分：WC + TiC + TaC + Co 应用：制造的刀具既可切削脆性材料，又可切削韧性 材料，加工效果好。,钨、钴、钛类： YT5 ，YT15 ，YT30 . 成分：WC + Ti + Co 应用：制造的刀具可以切削韧性材料，如钢等。,