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    特種陶瓷介紹

    分類:特陶百科 3117 0

    視頻:特種陶瓷介紹?

    概要:特種陶瓷,是指具有特殊力學、物理或化學性能的陶瓷,應用于各種現代工業和尖端科學技術,特種陶瓷可根據其性能特點及用途的不同,可細分為結構陶瓷、功能陶瓷和工具陶瓷。

    知識點名稱:特種陶瓷

    關鍵詞:特種陶瓷,Special ceramics,精細陶瓷,工業陶瓷,先進陶瓷,技術陶瓷,精密陶瓷

    相關概念和介紹:

    廣義上的陶瓷材料指的是除有機和金屬材料以外的其他所有材料,即無機非金屬材料。主要分為傳統陶瓷材料和特種陶瓷(先進陶瓷)材料。傳統陶瓷材料是指以粘土及其天然礦物為原料,經過粉碎混合、成型、焙燒等工藝過程所制得的各種制品,通常會被稱為稱為”普通陶瓷”或傳統陶瓷,例如日用陶瓷、建筑衛生陶瓷。而特種陶瓷是指具有特殊力學、物理或化學性能的陶瓷,應用于各種現代工業和尖端科學技術,所用的原料和所需的生產工藝技術已與普通陶瓷有較大的不同和發展,有的國家稱之為“精密陶瓷“,最近我國材料專家一致認為其稱作“先進陶瓷”較好。

    按性能和用途可分為:功能陶瓷和結構陶瓷兩大類。

    功能陶瓷主要基于材料的特殊功能,具有電氣性能、磁性、生物特性、熱敏性和光學特性等特點,主要包括絕緣和介質陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、半導體及其敏感陶瓷等,功能陶瓷是知識和技術密集型產品,人們先后發現了氧化物導體,固體電解質,壓電、非線性光學材料,鐵氧體、記憶材料,太陽能電池,高溫氧化物超導體等;

    結構陶瓷主要基于材料的力學和結構用途,具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗氧化等特點,主要包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷等,應用主要有:切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發動機部件、熱交換器和裝甲等,主要材料有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、二氧化鋯(ZrO2)、碳化硼(B4C)、二硼化鈦(TiB2)、氧化鋁(A12O3)和賽隆(Sialon)等。

    先進陶瓷按化學成分可分為:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等,具體有:

    氧化物陶瓷:氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈹、氧化鋅、氧化釔、二氧化鈦、二氧化釷、三氧化鈾等。

    氮化物陶瓷:氮化硅、氮化鋁、氮化硼、氮化鈾等。

    碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化鈾等。

    硼化物陶瓷:硼化鋯、硼化鑭等。

    硅化物陶瓷:二硅化鉬等。

    氟化物陶瓷:氟化鎂、氟化鈣、三氟化鑭等。

    硫化物陶瓷:硫化鋅、硫化鈰等。

    其他:還有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。

    除了主要由一種化合物構成的單相陶瓷外,還有由兩種或兩種以上的化合物構成的復合陶瓷。例如,由氧化鋁和氧化鎂結合而成的鎂鋁尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化鋁結合而成的氧氮化硅鋁陶瓷,由氧化鉻、氧化鑭和氧化鈣結合而成的鉻酸鑭鈣陶瓷,由氧化鋯、氧化鈦、氧化鉛、氧化鑭結合而成的鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)陶瓷等等。

    此外,有一大類在陶瓷中添加了金屬而生成的金屬陶瓷,例如氧化物基金屬陶瓷,碳化物基金屬陶瓷,硼化物基金屬陶瓷等,也是現代陶瓷中的重要品種。為了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基體中添加了金屬纖維和無機纖維,這樣構成的纖維補強陶瓷復合材料,是陶瓷家族中最年輕但卻是最有發展前途的一個分支。為了生產、研究和學習上的方便,有時不按化學組成,而根據陶瓷的性能,把它們分為高強度陶瓷,高溫陶瓷,高韌性陶瓷,鐵電陶瓷,壓電陶瓷,電解質陶瓷,半導體陶瓷,電介質陶瓷,光學陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

    應用:

    特種陶瓷由于擁有眾多優異性能,因而用途廣泛。現按材料的性能及種類簡要說明。

    (1)耐熱性能優良的特種陶瓷可望作為超高溫材料用于原子能有關的高溫結構材料、高溫電極材料等;

    (2)隔熱性優良的特種陶瓷可作為新的高溫隔熱材料,用于高溫加熱爐、熱處理爐、高溫反應容器、核反應堆等;

    (3)導熱性優良的特種陶瓷極有希望用作內部裝有大規模集成電路和超大規模集成電路電子器件的散熱片;

    (4)耐磨性優良的硬質特種陶瓷用途廣泛,如今的工作主要是集中在軸承、切削刀具方面;

    (5)高強度的陶瓷可用于燃氣輪機的燃燒器、葉片、渦輪、套管等;在加工機械上可用于機床身、軸承、燃燒噴嘴等。這方面的工作開展得較多,許多國家如美國、日本、德國等都投入了大量的人力和物力,試圖取得領先地位。這類陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化鋁、氧化鋯等;

    (6)具有潤滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼極為引人注目,國外正在加緊研究;

    (7)生物陶瓷方面正在進行將氧化鋁、磷石炭等用作人工牙齒、人工骨、人工關節等研究,這方面的應用引起人們極大關注;

    (8)一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷(如遠紅外陶瓷等)也已開始在工業及民用領域發揮其獨到的作用。

    主要國家和地區:

    目前國外先進陶瓷發展處于領先地位的主要有美國、日本、歐盟、俄羅斯等。其中,美國對先進陶瓷在航空航天、核能等領域的應用處于領先地位,日本在先進陶瓷材料的產業化、民用領域方面占據領先地位,并占有世界先進陶瓷約一半的市場份額;歐盟在先進陶瓷部分細分應用領域和機械裝備領域處于領先地位;俄羅斯、烏克蘭在結構陶瓷和陶瓷基復合材料方面實力雄厚。

    目前我國從事先進陶瓷開發研制的高校、科研院所和生產企業已超過300家,其中研發生產功能陶瓷的單位占63.6%,研發生產結構陶瓷的單位占36.4%。中國科學院、上海硅酸鹽研究所、清華大學等對我國特種材料研究起到了重要的推動作用。國內先進陶瓷產業主要集中在山東、江西、廣東、江蘇、浙江、河北、福建等幾個省份,2015年這些省份產值比例約占全國產值的70%。其中,華東地區較大的先進陶瓷產業基地在山東淄博、江蘇宜興,華中地區較大的先進陶瓷產業基地在江西萍鄉,華南地區較大的先進陶瓷產業基地在廣東佛山

    信息來源:

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    特種陶瓷

    先進陶瓷行業研究

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