资源描述
陶瓷陶瓷是陶器和瓷器的总称。中国人早在约公元前80002000年新石器时代就创造了陶器。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土、石英、钾钠长石等。陶瓷材料一般硬度较高,但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上,在科学、技术的开展中亦扮演重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性,常温遇水可塑,微干可雕,全干可磨;烧至700度可成陶器能装水;烧至1230度那么瓷化,可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼,成形,煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等),因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业,同属于“硅酸盐工业的范畴。陶瓷工艺流程一、淘泥 高岭土是烧制瓷器的最正确原料,千百年来,多少精品陶瓷都是从这些不起眼的瓷土演变而来,制瓷的第一道工序:淘泥,就是把瓷土淘成可用的瓷泥。 二、摞泥 淘好的瓷泥并不能立即使用,要将其分割开来,摞成柱状,以便于储存和拉坯用。 三、拉坯 将摞好的瓷泥放入大转盘内,通过旋转转盘,用手和拉坯工具,将瓷泥拉成瓷坯。 四、印坯 拉好的瓷坯只是一个雏形,还需要根据要做的形状选取不同的印模将瓷坯印成各种不同的形状。 五、修坯 刚印好的毛坯厚薄不均,需要通过修坯这一工序将印好的坯修刮整齐和匀称。 六、捺水 捺水是一道必不可少的工序,即用清水洗去坯上的尘土,为接下来的画坯、上釉等工序做好准备工作。 七、画坯 在坯上作画是陶瓷艺术的一大特色,画坯有好多种,有写意的、有贴好画纸勾画的,无论怎样画坯都是陶瓷工序的点睛之笔八、上釉 画好的瓷坯,粗糙而又呆涩,上好釉后那么全然不同,光滑而又明亮:不同的上釉手法,又有全然不同的效果。九、烧窑 千年窑火,延绵不息,经过数十道工具精雕细 的瓷坯,在窑内经受千度高温的烧炼,就像一只丑小鸭行将达化一只美天鹅。十、成瓷 经过几天的烧炼,窑内的瓷坯已变成了件件精美的瓷器,从翻开的窑门中迫不及待地脱颖而出。十一、成瓷缺陷的修补,一件完美的瓷器有时烧出来会有一点瑕疵,用JS916-2劲素成进行修补,可以让成瓷更完美。陶瓷的分类陶瓷制品的品种繁多,它们之间的化学成分矿物组成,物理性质,以及制造方法,常常互相接近交错,无明显的界限,而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为几个系统,详细的分类法各家说法不一,到现在国际上还没有一个统一的分类方法。常用的有如下两种从不同角度出发的分类法: (一)按用途的不同分类1日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆、罐、盘、碟、碗等。 2艺术工艺陶瓷:如花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、 陈设品等。 3工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁具等;化工化学陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反响锅的耐酸砖、灰等;电瓷: 用于电力工业上下压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子,以及电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等; 特种陶瓷: 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。特种陶瓷是随着现代电器,无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃开展而开展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土,长石,石英,有的坯休也使用一些粘土或长石,然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料,制造工艺与性能要求也各不相同。工程陶瓷又叫结构陶瓷,因其具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及质量轻、导热性能好等优点,得到了广泛的应用。但是工程陶瓷的缺陷在于它的脆性裂纹、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差,其应用受到了较大的限制。一、功能陶瓷functional ceramics定义:对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反响,或能使上述某些现象或量值发生相互转化的陶瓷材料功能陶瓷是一类颇具灵性的材料,它们或能感知光线,或能区分气味,或能储存信息因此,说它们多才多能一点都不过分它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及,有的功能陶瓷材料还是一材多能呢!而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构,又称电子陶瓷。杰出代表:大名鼎鼎的超导陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷98K时具有超导性能,为超导材料的实用化开辟了道路,成为人类超导研究历程的重要里程碑。压电陶瓷在力的作用下外表就会带电,反之假设给它通电它就会发生机械变形。电容器陶瓷能储存大量的电能,目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支,在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应:热敏陶瓷可感知微小的湿度变化,用于测温、控温;而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节;而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制,进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是局部重要的信息记录材料。其他功能陶瓷:此外,还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等,在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用在奇妙的材料世界里还有许多未知的现象有待于我们去探究,相信随着科学技术的进一步开展,人类也必然会开掘出功能材料的新功能,并将其派上新用场。二、纳米陶瓷随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属似柔韧性和可加工性。英国材料学家Cahn指出,纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。 纳米耐高温陶瓷粉涂层材料是一种通过化学反响而形成耐高温陶瓷涂层的材料。纳米技术与纳米陶瓷利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶瓷材料的显微结构中,晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平1100nm,使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高,克服了工程陶瓷的许多缺乏,并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要影响,为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域。纳米陶瓷粉体纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级1100nm尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化,其外表电子结构和晶体结构发生变化,产生了块状材料所不具有的特殊的效应。具体地说纳米粉体材料具有以下的优良性能:极小的粒径、大的比外表积和高的化学性能,可以显著降低材料的烧结温度、节能能源;使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化,改善陶瓷材料的性能,提高其使用可靠性;可以从纳米材料的结构层次l100nm上控制材料的成分和结构,有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。另外,由于陶瓷粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能。如果粉料的颗粒堆积均匀,烧成收缩一致且晶粒均匀长大,那么颗粒越小产生的缺陷越小,所制备的材料的强度就相应越高,这就可能出现一些大颗粒材料所不具备的独特性能。纳米陶瓷的制备纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。目前世界上对纳米陶瓷粉体的制备方法多种多样,但应用较广且方法较成熟的主要有气相合成和凝聚相合成2种,再加上一些其它方法。气相合成:主要有气相高温裂解法、喷雾转化法和化学气相合成法,这些方法较具实用性。化学气相合成法可以认为是惰性气体凝聚法的一种变型,它既可制备纳米非氧化物粉体,也可制备纳米氧化物粉体。这种合成法增强了低温下的可烧结性,并且有相对高的纯洁性和高的外表及晶粒边界纯度。原料的坩埚中经加热直接蒸发成气态,以产生悬浮微粒和或烟雾状原子团。原子团的平均粒径可通过改变蒸发速率以及蒸发室内的惰性气体的压强来控制,粒径可小至34nm,是制备纳米陶瓷最有希望的途径之一。凝聚相合成溶胶一凝胶法:是指在水溶液中参加有机配体与金属离子形成配合物,通过控制PH值、反响温度等条件让其水解、聚合,经溶胶凝胶而形成一种空间骨架结构,再脱水焙烧得到目的产物的一种方法。此法在制备复合氧化物纳米陶瓷材料时具有很大的优越性。凝聚相合成已被用于生产小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2纳米团。从纳米粉制成块状纳米陶瓷材料,就是通过某种工艺过程,除去孔隙,以形成致密的块材,而在致密化的过程中,又保持了纳米晶的特性。方法有:沉降法:如在固体衬底上沉降;原位凝固法:在反响室内设置一个充液氮的冷却管,纳米团冷凝于外管壁,然后用刮板刮下,直接经漏斗送人压缩器,压缩成一定形状的块材;烧结或热压法:烧结温度提高,增加了物质扩散率,也就增加了孔隙消除的速率,但在烧结温度下,纳米颗粒以较快的速率粗化,制成块状纳米陶瓷材料。纳米陶瓷的特性90年代初,日本Niihara首次报道了以纳米尺寸的碳化硅颗粒为第二相的纳米复相陶瓷,具有很高的力学性能。纳米颗粒Si3N4、SIC超细微粉分布在材料在内部晶粒内,增强了晶界强度,提高了材料的力学性能,易碎的陶瓷可以变成富有韧性的特殊材料。纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面,包括纳米陶瓷材料的硬度,断裂韧度和低温延展性等。纳米级陶瓷复合材料的力学性能,特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提高。有关研究说明,纳米陶瓷具有在较低温度下烧结就能到达致密化的优越性,而且纳米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化和增韧问题。在室温压缩时,纳米颗粒已有很好的结合,高于500很快致密化,而晶粒大小只有稍许的增加,所得的硬度和断裂韧度值更好,而烧结温度却要比工程陶瓷低400600,且烧结不需要任何的添加剂。其硬度和断裂韧度随烧结温度的增加即孔隙度的降低而增加,故低温烧结能获得好的力学性能。通常,硬化处理使材料变脆,造成断裂韧度的降低,而就纳米晶而言,硬化和韧化由孔隙的消除来形成,这样就增加了材料的整体强度。因此,如果陶瓷材料以纳米晶的形式出现,可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的,在室温下就允许有大的弹性形变。应用。由于纳米陶瓷具有的独特性能,如做外墙用的建筑陶瓷材料那么具有自清洁和防雾功能。随着高技术的不断出现,人们对纳米陶瓷寄予很大希望,世界各国的科研工作者正在不断研究开发纳米陶瓷粉体并以此为原料合成高技术纳米陶瓷。精密陶瓷precision ceramics采用严格控制配料及特定工艺制成不经机械研磨加工,就具有外表光滑平整,公差尺寸符合要求的陶瓷。 其工艺是以热固性塑料(如硅酮树脂)为黏合剂,按一定比例参加陶瓷粉料,混匀后用注塑机成型或流延法成型。然后,经高温烧结成制品。根据原材料性质的不同和制品性能、形状、尺寸的差异,选择不同的黏合剂和成型方法,可制成外表光滑、气孔率低的电子陶瓷和结构陶瓷制品主要用于制作电路基片、线圈骨架、电子管插座、高压绝缘瓷、火箭的前锥体等。也可制成用于浇制合金的高气孔率精密铸造型芯。还可用作抗震性好的高温材料。生物陶瓷生物陶瓷不仅具有不锈钢塑料所具有的特性,而且具有亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。生物陶瓷除用于测量、诊断治疗等外,主要是用作生物硬组织的代用材料,可用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面。生物硬组织代用材料有体骨、动物骨,后来开展到采用不锈钢和塑料,由于这些生物材料在生物体中使用,不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题,塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此生物陶瓷具有广阔的开展前景,目前世界各国相继开展了生物陶瓷材料。生物惰性陶瓷材料生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定,生物相溶性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键力较强,而且都具有较高的机械强度,耐磨性以及化学稳定性,它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷的物理特性局部生物惰性陶瓷的性能,略。生物活性陶瓷材料生物活性陶瓷包括外表生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷,又叫生物降解陶瓷。生物外表活性陶瓷通常含有羟基,还可做成多孔性,生物组织可长入并同其外表发生牢固的键合;生物吸收性陶瓷的特点是能局部吸收或者全部吸收,在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷有生物活性玻璃磷酸钙系,羟基磷灰和陶瓷,磷酸三钙陶瓷等几种。玻璃生物陶瓷玻璃陶瓷也称微晶玻璃或微晶陶瓷,玻璃陶瓷的生产工艺过程为配料制备配料熔融成型加工晶化热处理再加工玻璃陶瓷生产过程的关键在晶化热处理阶段:第一阶段为成核阶段,第二阶段为晶核生长阶段,这两个阶段有密切的联系,在A阶段必须充分成核,在B阶段控制晶核的成长。玻璃陶瓷的析晶过程由三个因素决定。第一个因素为晶核形成速度;第二个因素为晶体生长速度;第三个因素为玻璃的粘度。这三个因素都与温度有关。玻璃陶瓷的结晶速度不宜过小,也不宜过大,有利于对析晶过程进行控制。为了促进成核,一般要参加成核剂。一种成核剂为贵金属如金、银、铂等离子,但价格较贵,另一种是普通的成核剂,有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氟化物、硫化物等。玻璃陶瓷的结构与性能及临床应用玻璃陶瓷是由结晶相和玻璃相组成的,无气孔,不同于玻璃,也不同于陶瓷。其结晶相含量一般为50%-90%,玻璃相含量一般为5%-50%,结晶相细小,一般小于1-2/m,且分布均匀。因此,玻璃陶瓷一般具有机械强度高,热性能好,耐酸、碱性强等特点。国内外就SiO2-Na2O-CaO-P2O5系统玻璃陶瓷,Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃陶瓷,SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-CaF系统玻璃陶瓷等进行了生物临床应用。发现它们具有良好的生物相溶性,没有异物反响。此外生物硬组织代用材料还有碳质材料,二氧化钛陶瓷,二氧化锆陶瓷材料等多种单晶生物陶瓷成分单晶生物陶瓷是一种新型的生物陶瓷材料,属氧化铝单晶。氧化铝单晶也称宝石,添加剂不同,制得单晶材料颜色不同,如红宝石、蓝宝石等。氧化铝单晶有许多特性,如机械强度、硬度、耐腐蚀性都优于多晶氧化铝陶瓷,其生物相溶性、安定性、耐磨性也优于多晶氧化铝陶瓷。氧化铝单晶的生产工艺有提拉法、导模法、气相化学沉积生长法、焰熔法等。a. 提拉法即是把原料装入坩埚内,将坩埚置于单晶炉内,加热使原料完全熔化,把装在籽晶杆上的籽晶浸渍到熔体中与液面接触,精密地控制和调整温度,缓缓地向上提拉籽晶杆,并以一定的速度旋转,使结晶过程在固液界面上连续地进行,直到晶体生长到达预定长度为止。提拉籽晶杆的速度1.0-4mm/min 坩埚的转速为10r/min,籽晶杆的转速为25r/minb. 导模法简称EFG法。在拟定生长的单晶物质熔体中,放顶面下所拟生长的晶体截面形状相同的空心模子即导模,模子用材料应能使熔体充分润湿,而又不发生反响。由于毛细管的现象,熔体上升,到模子的顶端面形成一层薄的熔体面。将晶种浸渍到基中,便可提拉出截面与模子顶端截面形状相同的晶体。c. 气相化学沉积生长法将金属的氢氧化物、卤化物或金属有机物蒸发成气相,或用适当的气体做载体,输送到使其凝聚的较低温度带内,通过化学反响,在一定的衬底上沉积形成薄膜晶体。d. 焰熔法将原料装在料斗内,下降通过倒装的氢氧焰喷嘴,将其熔化后沉积在保温炉内的耐火材料托柱上,形成一层熔化层,边下降托柱边进行结晶。用这种方法晶体生长速度快、工艺较简单,不需要昂贵的铱金坩埚和容器,因此较经济。e. 单晶氧化铝临床应用它用作人工关节柄与氧化铝多晶陶瓷相比具有比较高的机械强度,不易折断。它还可以作为损伤骨的固定材料,主要用于制作人工骨螺钉,比用金属材料制成的人工骨螺钉强度高。可以加工成各种齿用的尺寸小、强度大的牙根,由于氧化铝单晶与人体蛋白质有良好的亲合性能,结合力强,因此有利于牙龈粘膜与异齿材料的附着。羟基磷灰石生物陶瓷1、羟基磷灰石陶瓷的制造工艺a. 固相反响法这种方法与普通陶瓷的制造方法根本相同,根据配方将原料磨细混合,在高温下进行合成:1000-1300,6CaHPO42H2O+4CaCO3 Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2Ob.水热反响法方法将CaHPO4与CaCO3按6:4摩尔比进行配料,然后进行24h湿法球磨。将球磨好的浆料倒入容器中,参加足够的蒸馏水,在80-100恒温情况下进行搅拌,反响完毕后,放置沉淀得到白色的羟基磷灰石沉淀物,其反响式如下:6CaHPO4+4CaCO3Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2Oc. 沉淀反响法此法用Ca(NO3)2与(NH4)2HPO4进行反响,得到白色的羟基磷灰石沉淀。其反响如下:10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O此外,还有其它方法可制成羟基磷灰石。2、羟基磷灰石陶瓷的性能应用合成的羟基磷灰石的结构与生物骨组织相似,因此合成羟基磷灰石具有与生物体硬组织相同的性能。如Ca:P1.67,密度3.14,机械强度大于10MPa,对生物无毒,无刺激,生物相溶性好,不被吸收,能诱发新有的生长。目前国内外已将羟基磷灰石用牙槽、骨缺损、脑外科手术的修补、填充等,用于制造耳听骨链和整形整容的材料。此外,它还可以制成人工骨核治疗骨结核。二、压电陶瓷压电陶瓷,一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下,产生形变,引起介质外表带电,这是正压电效应。反之,施加鼓励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域,以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。在能量转换方面,利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石,打火次数可在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动,可以用来探寻水下鱼群的位置和形状,对金属进行无损探伤,以及超声清洗、超声医疗,还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工。某些材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端外表出现符号相反的束缚电荷的现象,称为压电效应。具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷,它的外表电荷的密度与所受的机械应力成正比。反之,当这类材料在外电场作用下,其内部正负电荷中心移位,又可导致材料发生机械变形,形变的大小与电场强度成正比。1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现,在钛酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场,使其自发极化沿电场方向择优取向,除去电场后仍能保持一定的剩余极化,使它具有压电效应,从此诞生了压电陶瓷常用的压电陶瓷有钛酸钡系、钛酸铅锆酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子,B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价)型化合物,如:Pb(Mn1/3)Nb2/3)O3和Pb(CO1/3Nb2/3)O3等组成的三元系。如果在三元系统上再参加第四种或更多的化合物,可组成四元系或多元系压电陶瓷。此外,还有一种铌酸盐系压电陶瓷,如氧化钠(钾)氧化铌(Na0.5K0.5NbO3)和氧化钡锶氯化铌(BaxSr1-xNb2O5)等,它们不含有毒的铅,对环境保护有利。制造特点压电陶瓷的制造特点是在直流电场下对铁电陶瓷进行极化处理,使之具有压电效应。一般极化电场为35kV/mm,温度100150C,时间520min。这三者是影响极化效果的主要因素。性能较好的压电陶瓷,如锆钛酸铅系陶瓷,其机电偶合系数可高达0.3130.694。压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声外表波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。陶瓷特性压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是消灭性的灾害,而且震源始于地壳深处,以前很难预测,使人类陷入了无计可施的为难境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作压电地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一,别小看这微小的变化,基于这个原理制做的精确控制机构压电驱动器,对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。谐振器、滤波器等频率控制装置,是决定通信设备性能的关键器件,压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好,精度高及适用频率范围宽,而且体积小、不吸潮、寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运主要原理我们来看一种新型自行车减震控制器,一般的减振器难以到达平稳的效果,而这种ACX减震控制器,通过使用压电材料,首次提供了连续可变的减震功能。一个传感器以每秒50次的速率监测冲击活塞的运动,如果活塞快速动作,一般是由于行驶在不平地面而造成的快速冲击,这时需要启动最大的减震功能;如果活塞运动较慢,那么表示路面平坦,只需动用较弱的减震功能。综上所诉:压电陶瓷就是矢量转换材料力-电电-力1次力电转化,典型应用:压电点火,称量传感1次电力转换:制动器,执行器电-力-形变-振动-声波-电声-超声等形变-位移-检测电-力-电,压电变压器等等可以说,压电陶瓷虽然是新材料,却颇具平民性。它用于高科技,但更多地是在生活中为人们效劳,创造美好的生活。目前,压电陶瓷的主要原料还包括铅等有毒物质。下一阶段,无铅压电陶瓷和低温压电陶瓷将是开展的方向市场用途压电陶瓷的用途非常广泛。下面我们来举其中几例: 1、声音转换器 声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的压电效应产生振动,而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制,可产生不同频率的振动,从而发出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡,就是通过压电效应把机械振动转换为交流电信号。2、压电引爆器 自从第一次世界大战中英军创造了坦克,并首次在法国索姆河的战斗中使用而重创了德军后,坦克在屡次战斗中大显身手。然而到了20世纪六七十年代,由于反坦克武器的创造,坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的穿甲弹接触坦克,就会马上爆炸,把坦克炸得粉碎。这是因为弹头上装有压电陶瓷,它能把相碰时的强大机械力转变为瞬间高电压,爆发火花而引爆炸药3、压电打火机 现在煤气灶上用的一种新式电子打火机,就是利用压电陶瓷制成的。只要用手指压一下打火按钮,打火机上的压电陶瓷就能产生高电压,形成电火花而点燃煤气,可以长久使用。所以压电打火机不仅使用方便,平安可靠,而且寿命长,例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机可使用100万次以上。4、防核护目镜 核试验员带上用透明压电陶瓷做成的护目镜后,当核爆炸产生的光辐射到达危险程度时,护目镜里的压电陶瓷就把它转变成瞬时高压电,在1/1000 s里,能把光强度减弱到只有1/10000,当危险光消失后,又能恢复到原来的状态。这种护目镜结构简单,只有几十克重,安装在防核护目头盔上携带十分方便。5、超声波换能器 适用于用于超声波焊接设备以及超声波清洗设备,主要采用大功率发射型压电陶瓷制作,超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置,超声波换能器作为能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率即超声波再传递出去,而它自身消耗很少的一局部功率。6、声纳 1在海战中,最难对付的是潜艇,它能长期在海下潜航,神不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇,使敌方大伤脑筋。如何寻找敌潜艇?靠眼睛不行,用雷达也不行,因为电磁波在海水里会急剧衰减,不能能效地传递信号,探测潜艇靠的是声纳-水下耳朵。压电陶瓷就是制造声纳的材料,它发出超声波,遇到潜艇便反射回来,被接收后经过处理,就可测出敌潜艇的方位、距离等。特种陶瓷片特种陶瓷,又称精细陶瓷,按其应用功能分类,大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中参加特别配方的无机材料,经过1360度左右高温烧结成型,从而获得稳定可靠的防静电性能,成为一种新型特种陶瓷,通常具有一种或多种功能,如:电、磁、光、热、声、化学、生物等功能;以及耦合功能,如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。特种陶瓷是二十世纪开展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们繁殖得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:氧化物陶瓷氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。氮化物陶瓷氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。碳化物陶瓷碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等硼化物陶瓷硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等硅化物陶瓷硅化物陶瓷:二硅化钼等氟化物陶瓷氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、三氟化镧等硫化物陶瓷硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等其他还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧PLZT陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有开展前途的一个分支。为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷即透明陶瓷,磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。 随着科学技术的开展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地开展,产生更多更新的品种。制作工艺成形方法与结合剂的选择特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下所示陶瓷注射成形和成形用结合剂氮化硅等特种陶瓷材料具有高强度、高耐磨性、低密度轻量化、耐热性、耐腐蚀性等优良性能,适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷裂纹、气孔、异物等和外表缺陷。能满足这些质量要求的成形技术之一,就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技术来源于高分子材料的注塑成型,借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。比传统的陶瓷加工工艺要简单的多,能制造出各种复杂形状的高精度陶瓷零部件,且易于规模化和自动化生产。目前,由清华大学材料科学与工程系杨金龙教授创造的CiM陶瓷胶态注射成型方法及装置技术在国内该领域中处于领先水平。陶瓷的注射成型技术有着诸多优点,用它制备复杂形状的陶瓷元件,不仅产品尺寸精度高、外表条件好,而且省去了后加工操作,降低了生产本钱,缩短了生产周期,还具有自动化程度高、适合于大规模生产的特点。该工艺一般包括以下步骤:陶瓷粉的选取、粘结剂的选取、陶瓷粉与粘结剂的均匀混合、注射成型、脱脂、烧结。其中脱脂是关键。起初的陶瓷成型注射技术是将大量的高分子树脂与陶瓷粉体混练在一起后得到混合料,然后装入注射机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但是由于含有大量的高分子粘结剂,使陶瓷坯体的脱脂成为不可逾越难题,并且有毛坯易变形,容易形成气孔等缺点粘结剂能使粉末填充成预期形状,它对整个工艺有重要的影响。理想的粘结剂应该具有以下特点:1在成型温度下纯粘结剂的粘度在1Pas以下,流动时不发生与粉体的别离,冷却后有足够的强度和硬度;2为惰性物质,与粉体不发生反响;3在成型和混合温度以上才分解,分解的产物无毒、无腐蚀性且剩余灰分少;4膨胀系数低,由热膨胀或结晶引起的剩余应力低;5符合环保要求,价廉、平安、不吸湿、无易挥发组分,贮藏寿命长。目前使用的大多数粘结剂可分为3类:蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。蜡基粘结剂通常含3-4个组分,聚合物控制着流动粘度、生品烧结前的坯体强度和脱脂的特征。短分子链的成型性能好且可使成型元件中的定向作用减至最小。蜡或油是主填充剂,在脱脂的初期被除去。外表活性剂用于改善粉末与粘结剂的相容性。增塑剂用来调节聚合物的流动特性。水基粘结剂含有水溶性聚合物、凝胶或水玻璃。这类粘结剂通常采用低压成型以防止粉末与粘结剂的别离和减少模具磨损及剩余应力。由于水易于除去,这使得制造较厚的元件成为可能。粘结剂溶液的凝固或胶凝使生品具有了强度。在烧结前,水从生品中蒸发或升华出去,使变形降至最低程度。新型的、采用聚苯乙烯的固体聚合物溶液的粘结剂配方已经被采用以防止变形。主填充剂用溶液浸渍法除去。由于聚苯乙烯的骨架结构没法被削弱,所以防止了生品的变形。主填充剂是一种小的有机物分子,它既有苯环又有极性集团。苯环使它在混合时可溶于聚苯乙烯,极性集团那么使它在脱脂时可溶于水或醇等溶剂中。常见的粘结剂有聚丙烯PP、无规那么聚丙烯APP、聚乙烯PE、乙烯一醋酸乙烯共聚体EVA、聚苯乙烯PS、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性;EVA与其他树脂的相溶性好,流动性、成形性也好;APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征;PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时,那么脱脂性有降低的倾向,助剂的石蜡多者,脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉,就会影响陶瓷的烧结,因此,需要考虑热分解特性,加以选择陶瓷挤压成形和成形用结合剂堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性,所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向,产生出蜂窝状结构体的低热膨胀,可用挤压成形法来制造。根据堇青石分子组成2MgO2Al2O35SiO2,原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供应孔进入口盖内,经过细分后,向薄壁扩展,再结合,由此求得延伸性和结合性好的质量。另外,作为挤压成形后的蜂窝状体,为了保持形状,坯土的屈服值高者好,也就是说,选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能到达最正确化。原料粉末、结合剂、助剂润滑剂、界面活性剂等及水经机械混练后,用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说,挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液,便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素MC、羧甲基纤维素CMC、聚氧乙烯PEO、聚乙烯醇PVA、羟乙基纤维素HEC等。MC能很好溶于水中,当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中,分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的摩擦,界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。缺乏可塑性,具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑,外表缺陷增加。因此,对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法,有施加扭曲、压缩、拉伸等应力,求出应力与变形之间的关系,用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时,可得出结合剂配合量增加到一定程度时,自守性和流动性均会增加的结果。也就是说,结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。有机材料是特种陶瓷的主要结合剂,合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在生产中,应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择开展新动向特种陶瓷有热压铸、热压、静压及气相沉积等多种成型方法,这些陶瓷由于其化学组成、显微结构及性能不同于普通陶瓷,故称为特种陶瓷或高技术陶瓷,在日本称为精细陶瓷。特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反响、宇航等方面。一些经济兴旺国家,特别是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的开展奠定物质根底,投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的开展十分迅速,在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将到达500亿美元,因此许多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术开展中,必定会占据十分重要的地位技术新开展1在粉末制备方面,目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷,还可廉价地研制新型玻璃,如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外,利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在400015000和一个大气压以下制造金钢石,其效率比现在普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。 超高温技术具有如下优点:能生产出用以往方法所不能生产的物质;能够获得纯度极高的物质:生产率会大幅度提高;可使作业程序简化、易行。目前,在超高温技术方面居领先地位的是日本。据统计,2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。此外,溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反响法等也引起了人们的关注。在这几种方法中,绝大局部是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。 (2)成型方面:特种陶瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类,干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等;湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。近些年来胶态成型和固体无模成型技术在特种陶瓷的成型研究中也取得了较为快速的开展。 陶瓷胶态成形是高分散陶瓷浆料的湿法成形,与干法成形相比,可以有效控制团聚,减少缺陷。无模成形实际上是快速原型制造技术(Rapid prototyping manufacturing technology , RP &M) 在制备陶瓷材料中的应用。特种陶瓷材料胶态无模成形过程是通过将含或不含粘结剂的陶瓷浆料在一定的条件下直接从液态转变为固态,然后按照RP &M 的原理逐层制造得到陶瓷生坯的过程。成形后的生坯一般都具备良好的流变学特性,可以保证后处理过程中不变形。 特种陶瓷成型技术未来的开展将集中于以下几个发面a. 进一步开发已经提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用;b. 性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计;c. 大型异形件的结构设计与制造;d. 陶瓷微结构的制造及实际应用;e. 进一步开发无污染和环境协调的新技术。(3)烧结方面:特种陶瓷制品因其特殊的性能要求,需要用不同于传统陶瓷制品的烧成工艺与烧结技术。随着特种陶瓷工业的开展,其烧成机理、烧结技术及特殊的窑炉设施的研究取得突破性的进展。目前特种陶瓷的主要烧结方法有:常压烧结法、热压烧结/热等静压烧结法、反响烧结法、液相烧结法、微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结法、气相沉积法等。 (4)在特种陶瓷的精密加工方面:特种陶瓷属于脆性材料,硬度高、脆性大,其物理机械性能(尤其是韧性和强度)与金属材料有较大差异,加工性能差,加工难度大。因此,研究特种陶瓷材料的磨削机理,选择最正确的磨削方法是当前要解决的主要问题。 近年来兴起的磨削加工方法主要有:a. 超声波振动磨削加工方法b. 在线电解修整金刚石砂轮磨削加工方法c. 电解、电火花复合磨削加工工艺d. 电化学在线控制加工方法采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。目前,这方面的工作仅处于研究实验阶段,由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工,以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量,能获得0.1微米左右的加工精度,因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究,在我国,清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室在这方面的研究成果已位居世界前列。应用新开展特种陶瓷由于拥有众多优异性能,因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。 (1)、耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等。 (2)、隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料,用于高温加热炉、热处理炉、高温反响容器、核反响堆等。 (3)、导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片。 (4)、耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛,目前的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面。 (5)、高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等;在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。目前,这方面的工作开展得较多,许多国家如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力,试图取得领先地位。这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等。 (6)、具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目,目前国外正在加紧研究。 (7)、生物陶瓷方面目前正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等研究,这方面的应用引起人们极大关注。 (8)、一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷如远红外陶瓷等也已开始在工业及民用领域发挥其独到的作用。研究开发重点(1)、特种陶瓷根底技术的研究,例如烧结机理、检测技术和粉末制备技术等; (2)、超导陶瓷的研究; (3)、特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法,因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究; (4)、陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要根底,目前国外,尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视,其研究主要集中于碳化硅及氮化硅; (5)、多孔陶瓷由于具有特殊结构,所以引起了各界的重视; (6)、陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它材料复合(陶瓷纤维增强陶瓷,陶瓷纤维增强金属)问题也是现阶段的研究重点。 (7)、在非氮化物陶瓷中,目前国外研究最多的是陶瓷发动机,高压热交挽器及陶瓷刀具等; (8)、随着生物化学,生物医学这些新兴学科的开展,生物陶瓷的开发研究也变得越来越重要开展前景陶瓷制品生产在中国历史悠久,经过长期的开展,制造工艺得到不断开展。特别是近二十年来,陶瓷制品结构的合理调整,迎合了国内外消费者的消费需求,并随着社会的开展和生活水平的提高,在生活中的应用范围越来越广。 在全球金融危机的笼罩下,国内各行业普遍受到影响,但国家总共5万亿元的根底建设投资方案对于建筑建材行业在较长一段时间内将极大的推动作用,特别是对于建材行业拉动十清楚显,从行业前景来看,建材行业在此次此次金融危机拥有较大的优势。目前建材行业景气度持续,未来行业集中度有望提高。由于我国目前固定资产投资依然保持高位运行虽然投资增速回落较快的可能是房地产投资和工业投资,但是根底设施建设投资对水泥等建材需求的拉动依然很明显。氧化铝陶瓷是一种以氧化铝AL2O3为主体的材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要类别氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在999%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达16501990,透射波长为16m,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚:利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入局部滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件制作工艺粉体制备将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1m微米以下,假设制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在9999%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在1030%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150200温度下均匀混合,以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料那么不需参加粘结剂。假设采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外,为减少粉料与模壁的摩擦,还需添加12%的润滑剂,如硬脂酸,及粘结剂PVA。 欲干压成型时需对粉体喷雾造粒,其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度成型方法氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。1、干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于41的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为200Mpa。产量每分钟可达1550件。由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于60m、介于60200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。2、注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、本钱低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质,再参加解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。 氧化铝陶瓷浆料中还需参加有机添加剂以使料浆颗粒外表形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需参加乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作烧成技术将颗粒状陶瓷坯体致密化并形成固体材料的技术方法叫烧结。烧结即将坯体内颗粒间空洞排除,将少量气体及杂质有机物排除,使颗粒之间相互生长结合,形成新的物质的方法。 烧成使用的加热装置最广泛使用电炉。除了常压烧结即无压烧结外,还有热压烧结及热等静压烧结等。连续热压烧结虽然提高产量,但设备和模具费用太高,此外由于属轴向受热,制品长度受到限制。热等静压烧成采用高温高压气体作压力传递介质,具有各向均匀受热之优点,很适合形状复杂制品的烧结。由于结构均匀,材料性能比冷压烧结提高3050%。比一般热压烧结提高10-15%。因此,目前一些高附加值氧化铝陶瓷产品或国防军工需用的特殊零部件、如陶瓷轴承、反射镜、核燃料及枪管等制品、场采用热等静压烧成方法。 此外,微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结技术亦正在开发研究中精加工与封装工序有些氧化铝陶瓷材料在完成烧结后,尚需进行精加工。如可用作人工骨的制品要求外表有很高的光洁度、如镜面一样,以增加润滑性。由于氧化铝陶瓷材料硬度较高,需用更硬的研磨抛光砖材料对其作精加工。如SIC、B4C或金刚钻等。通常采用由粗到细磨料逐级磨削,最终外表抛光。一般可采用1m微米的Al203微粉或金刚钻膏进行研磨抛光。此外激光加工及超声波加工研磨及抛光的方法亦可采用特点1. 硬度大 经中科院上海硅酸盐研究所测定,其洛氏硬度为HRA80-90,硬度仅次于金刚石,远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2. 耐磨性能极好 经中南大学粉末冶金研究所测定,其耐磨性相当于锰钢的266倍,高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查,在同等工况下,可至少延长设备使用寿命十倍以上。 3. 重量轻 其密度为3.5g/cm3,仅为钢铁的一半,可大大减轻设备负荷技术指标电子陶瓷electronic ceramic在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷。电子陶瓷是通过对外表、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷,称为电子陶瓷。电子陶瓷是通过对外表、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。 广泛用于制作电子功能元件的、多数以氧化物为主成分的烧结体材料。电子陶瓷的制造工艺与传统的陶瓷工艺大致相同。 电子陶瓷或称电子工业用陶瓷,它在化学成分、微观结构和机电性能上,均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。这些区别是电子工业对电子陶瓷所提出的一系列特殊技术要求而形成的,其中最重要的是须具有高的机械强度,耐高温高湿,抗辐射,介质常数在很宽的范围内变化,介质损耗角正切值小,电容量温度系数可以调整或电容量变化率可调整抗电强度和绝缘电阻值高,以及老化性能优异等。开展电子陶瓷材料的开展,同物理化学、应用物理学、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的开展密切相关,它们相互促进,从而在电子技术的飞跃开展中,使电子陶瓷也相应地取得了很大进展分类电子陶瓷按功能和用途可以分为五类:绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷绝缘装置瓷简称装置瓷,具有优良的电绝缘性能,用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等
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