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1、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
2、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 2000C）(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
3、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
4、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
5、、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。,
