結(jié)構(gòu)陶瓷課件

結(jié)構(gòu)陶瓷氧化物陶瓷非氧化物陶瓷低膨脹陶瓷可加工陶瓷超高溫陶瓷陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)/功能一體化材料結(jié)構(gòu)陶瓷氧化物陶瓷1氧化物陶瓷氧化物結(jié)構(gòu)陶瓷是發(fā)展較早、應(yīng)用廣泛、成本較低的一類陶瓷材料。一般是指熔點(diǎn)高于SiO2（1730℃）的氧化物高強(qiáng)度、耐磨損、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣SiO2,Al2O3,MgO,ZrO2,TiO2,莫來石（3Al2O3?2SiO2）,尖晶石（MgAl2O4），堇青石（2MgO?2Al2O3?5SiO2）等氧化物陶瓷氧化物結(jié)構(gòu)陶瓷是發(fā)展較早、應(yīng)用廣泛、成本較低的一類2氧化鋁有10余種同質(zhì)異構(gòu)晶體，α相是唯一的熱力學(xué)穩(wěn)定相。礦物名：剛玉；熔點(diǎn)：2050、密度：3.99、化學(xué)穩(wěn)定性極好0.2~5.5μm透光性好，純氧化鋁無色透明；含微量Cr的氧化鋁單晶俗稱紅寶石；含微量Ti的氧化鋁單晶俗稱藍(lán)寶石氧化鋁有10余種同質(zhì)異構(gòu)晶體，α相是唯一的熱力學(xué)穩(wěn)定相。3氧化鋁陶瓷為了在較低溫度下燒結(jié)，添加燒結(jié)助劑高嶺土、滑石、SiO2等按氧化鋁的純度分為99瓷、97瓷和95瓷硬度高、耐磨性好、機(jī)械強(qiáng)度高電絕緣好，特別是高溫絕緣和抗高壓性好化學(xué)穩(wěn)定性好透光性好氧化鋁陶瓷為了在較低溫度下燒結(jié)，添加燒結(jié)助劑高嶺土、滑石、S4氧化鋁瓷的應(yīng)用耐磨件：紡織瓷、切削刀具、拉絲模、研磨介質(zhì)、耐磨襯、噴嘴、閥片等高溫：高溫爐管、坩堝、熱電偶護(hù)管絕緣：電路基板、電真空器件絕緣管殼等耐腐蝕：化工設(shè)備部件、高壓鈉燈管（透明）生物瓷氧化鋁瓷的應(yīng)用耐磨件：紡織瓷、切削刀具、拉絲模、研磨介質(zhì)、耐5氧化鋯陶瓷其中，t→m的相變?yōu)轳R氏體相變，產(chǎn)生3~4%體積膨脹。ZrO2能與CaO、MgO、Y2O3、CeO2形成固溶體，該固溶體的相變溫度降低，甚至在室溫下t和C相可以存在。因此，這些氧化物被稱作穩(wěn)定劑。該相變溫度與穩(wěn)定劑含量、晶粒尺寸以及晶粒所受到的束縛有關(guān)FSZ氧化鋯陶瓷其中，t→m的相變?yōu)轳R氏體相變，產(chǎn)生3~4%體積膨6相變增韌氧化鋯陶瓷1975年Garvie等在《Nature》發(fā)表“CeramicSteel”PSZ強(qiáng)度250MPa提高到600MPa；KIC達(dá)到10MPam1/21977年出現(xiàn)了四方氧化鋯多晶體TZP陶瓷現(xiàn)在TZP力學(xué)性能：2GPa，20MPam1/2相變增韌氧化鋯陶瓷1975年Garvie等在《Nature》7氧化鋯的應(yīng)用耐磨零件、研磨介質(zhì)陶瓷軸承、光纖連接器接插件陶瓷彈簧、陶瓷刀高級手表氧化鋯的應(yīng)用耐磨零件、研磨介質(zhì)8氮化物陶瓷高溫升華分解：Si3N4（1900）、AlN（2450）、BN（3000）高熔點(diǎn)：TiN（2950）、ZrN（2980）、HfN（3310），Si3N4固溶體：SiAlON（塞?。└哂?、高強(qiáng)高溫抗氧化性能差氮化物陶瓷高溫升華分解：Si3N4（1900）、AlN（249氮化硅陶瓷反應(yīng)燒結(jié)（RBSN）：Si粉成形體氮化熱壓燒結(jié)（HPSN）：Si3N4加氧化物燒結(jié)助劑，熱壓無壓燒結(jié)（SSN）：在埋粉中常壓N2氣氛下氣壓燒結(jié)（GPSSN）：在0.5-20MPaN2或Ar氣壓下燒結(jié)氮化硅陶瓷反應(yīng)燒結(jié)（RBSN）：Si粉成形體氮化10氮化硅的應(yīng)用切削刀具發(fā)動機(jī)高溫部件陶瓷軸承冶金、化工部件航空航天氮化硅的應(yīng)用切削刀具11碳化物陶瓷SiC,B4C;TiC,ZrC,HfC高熔點(diǎn)（3000℃，HfC：3887℃）高硬度，B4C僅次于金剛石和立方氮化硼高溫抗氧化脆碳化物陶瓷SiC,B4C;TiC,ZrC,HfC12SiC陶瓷反應(yīng)結(jié)合SiC：α-SiC和C為原料，成型后在1500℃滲Si，Si與C反應(yīng)生成β-SiC，使原有的SiC燒結(jié)熱壓燒結(jié)：添加劑Al2O3,AlN,B,C,B4等；2000

℃/40MPa；相對密度>95%無壓燒結(jié)：添加C+B，2020℃，相對密度98%SiC陶瓷反應(yīng)結(jié)合SiC：α-SiC和C為原料，成型后在1513SiC陶瓷的特性低密度、高模量高溫強(qiáng)度高、高溫蠕變小高硬度、低摩擦系數(shù)低熱膨脹、高熱導(dǎo)，抗熱沖擊好化學(xué)穩(wěn)定性好SiC陶瓷的特性低密度、高模量14低熱膨脹陶瓷堇青石（

2MgO·2Al2O3·5SiO2）0.6~1.2×10-6℃-1熱膨脹系數(shù)各向異性、燒成溫度范圍窄汽車尾氣凈化器載體、高溫過濾器、窯具低熱膨脹陶瓷堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）015可加工陶瓷一般燒結(jié)致密的結(jié)構(gòu)陶瓷具有高硬度、低韌性的特點(diǎn)，難以機(jī)加工添加具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的軟質(zhì)相：六方氮化硼、云母、LaPO4等MAX相三元化合物陶瓷可加工陶瓷一般燒結(jié)致密的結(jié)構(gòu)陶瓷具有高硬度、低韌性的特點(diǎn)，難16MAX相層狀陶瓷M：過渡金屬A：主要是Ⅲ、Ⅳ主族元素X：C或Nn：1,2,3,5通式：X占據(jù)6個M形成的8面體中心，共價鍵成分高A在[XM6]8面體層之間，較弱的金屬鍵MXAMAX相層狀陶瓷M：過渡金屬通式：X占據(jù)6個M形成的8面體中17MAX相陶瓷特性金屬性高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、低硬度、高損傷容限、高抗熱震性、可加工性陶瓷性高彈性模量、高溫強(qiáng)度高、抗氧化、抗腐蝕MAX相陶瓷特性金屬性18MAX相陶瓷應(yīng)用可加工陶瓷發(fā)熱體、電刷材料MAX相陶瓷應(yīng)用可加工陶瓷19超高溫陶瓷能夠長時間在超高溫（>1600）有氧環(huán)境下使用的陶瓷材料>2760oC>1930oC>1260oC過渡金屬硼化物（ZrB2，HfB2,TaB2）、碳化物（ZrC、HfC）和氮化物（HfN）超高溫陶瓷能夠長時間在超高溫（>1600）有氧環(huán)境下使用的陶20超高溫陶瓷課題：燒結(jié)高溫氧化抗熱震超高溫陶瓷課題：21陶瓷基復(fù)合材料復(fù)相陶瓷：ZrO2增韌陶瓷金屬陶瓷層狀結(jié)構(gòu)陶瓷基復(fù)合材料復(fù)相陶瓷：ZrO2增韌陶瓷22纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料SiO2f/SiO2C/C,C/SiC,SiC/SiC纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料SiO2f/SiO223航空航天材料中的