先进陶瓷材料课件

第三章第三章 先先进进陶瓷材料陶瓷材料1整理ppt第三章 先进陶瓷材料1整理ppt陶瓷陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合是用天然或人工合成的粉状化合物，物，经过经过成型和高温成型和高温烧结烧结制成的，由无制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。机化合物构成的多相固体材料。2整理ppt陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成 在在远远古的石器古的石器时时代，人代，人类类的祖先用天然的石的祖先用天然的石头头做成刀、做成刀、斧、斧、针针和武器。和武器。在人在人类类学会用火之后，人学会用火之后，人们们用粘土加上水，合成泥，捏用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙成各种器皿的形状，然后在火中焙烧烧，得到了十分，得到了十分坚坚硬的陶硬的陶器。据考古学家分析，距今大器。据考古学家分析，距今大约约1 1万年前，就有陶器出万年前，就有陶器出现现。这这是人是人类类最早、最最早、最伟伟大的文明大的文明创创造。恩格斯把陶器的出造。恩格斯把陶器的出现现称称为为新石器新石器时时代开始的代开始的标标志。志。在我国，陶器大在我国，陶器大约约出出现现在在80008000年前，年前，经过历经过历代的改代的改进进，技技术术水平提高很快。水平提高很快。3整理ppt 在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、兵兵马马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品俑，亦称陶俑，是典型的陶制品宜宜兴兴紫砂紫砂壶壶自明朝流自明朝流传传至今，制造技至今，制造技术术精湛，色精湛，色泽泽淳朴，用来泡茶，茶不失原味，耐淳朴，用来泡茶，茶不失原味，耐热热保温，不保温，不易易变质变质。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤铁矿组铁矿组成，其中成，其中Fe2O3含量含量约约占占7%-10%，TiO21%。著名的唐三彩著名的唐三彩创创始于唐高宗始于唐高宗时时期，期，用白色粘土做胎，以用白色粘土做胎，以CuCu、FeFe、CoCo、MnMn等的等的矿矿物做釉的着色物做釉的着色剂剂，经经两两次次烧烧制后，成制后，成为绚丽为绚丽多彩的陶器多彩的陶器精品，另世人精品，另世人叹叹服。服。4整理ppt兵马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品宜兴紫砂壶自明朝流传至今，制 在在远远古的石器古的石器时时代，人代，人类类的祖先用天然的石的祖先用天然的石头头做成刀、做成刀、斧、斧、针针和武器。和武器。在人在人类类学会学会 用火之后，人用火之后，人们们用粘土加上水，合成泥，用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧烧，得到了十分，得到了十分坚坚硬的硬的陶器。据考古学家分析，距今大陶器。据考古学家分析，距今大约约1 1万年前，就有陶器出万年前，就有陶器出现现。这这是人是人类类最早、最最早、最伟伟大的文明大的文明创创造。恩格斯把陶器的出造。恩格斯把陶器的出现现称称为为新石器新石器时时代开始的代开始的标标志。志。在我国，陶器大在我国，陶器大约约出出现现在在80008000年前，年前，经过历经过历代的改代的改进进，技技术术水平提高很快。水平提高很快。有了陶器，人有了陶器，人类类可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可以可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可以长时间长时间地地储储存食物；陶器也是最初的耐火材料，存食物；陶器也是最初的耐火材料，为为以后的以后的铜铜、铁铁冶冶炼炼提供了物提供了物质质条件，条件，为为人人类类的的进进化立下了不朽的功化立下了不朽的功勋勋。陶器的不足是不致密、易渗漏、陶器的不足是不致密、易渗漏、强强度也不高。度也不高。5整理ppt 在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、经过经过了几千年的了几千年的发发展，出展，出现现了瓷器。从陶到瓷，在了瓷器。从陶到瓷，在技技术术上主要上主要实现实现了三大突破：了三大突破：瓷土的瓷土的发现发现和利用和利用 瓷土与陶土相比，瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等称等称为为助熔助熔剂剂的物的物质质明明显显减少，减少，SiO2的含量也降至的含量也降至70%以下，而以下，而Al2O3的含的含量量显显著增加。著增加。釉的釉的发发明和明和创创新新 釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态态的物的物质质，它是，它是用用矿矿物（物（长长石、方解石、石英、滑石、高岭土等）和石、方解石、石英、滑石、高岭土等）和颜颜料按照一定料按照一定的比例配制而成，用多种方法施于陶瓷胚体表面。的比例配制而成，用多种方法施于陶瓷胚体表面。烧烧制温度的提高制温度的提高 烧烧制温度从制温度从8001000提高到提高到1200以上，相以上，相应应配套的出配套的出现现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面，了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面，冷却后之地冷却后之地坚坚硬、光滑、不沾硬、光滑、不沾污污、高度、高度绝缘绝缘、色彩、色彩艳丽动艳丽动人。人。6整理ppt 经过了几千年的发展，出现了瓷器。从陶到瓷，在 瓷器是我国古代最重要的瓷器是我国古代最重要的发发明之一，凝聚着我国明之一，凝聚着我国劳动劳动人民的智慧。人民的智慧。最早出最早出现现于距今于距今30003000多年前的商周，后多年前的商周，后经过经过近近10001000年的年的发发展，到展，到汉汉代代已日已日趋趋成熟，在唐、宋、元、明、清成熟，在唐、宋、元、明、清历历代，造瓷技代，造瓷技术术水平登峰造极，水平登峰造极，江西景德江西景德镇镇的薄胎瓷器被的薄胎瓷器被赞为洁赞为洁如玉、明如如玉、明如镜镜、薄如、薄如纸纸、声如磬。至、声如磬。至今藏于中国故今藏于中国故宫宫博物院的大批古瓷器都是博物院的大批古瓷器都是传传世珍品。世珍品。7整理ppt 瓷器是我国古代最重要的发明之一，凝聚着我国劳动人民的 中国瓷器精美中国瓷器精美绝伦绝伦，作，作为为中中华华文明的象征，征服了西方（文明的象征，征服了西方（17世世纪纪）。）。据考据考证证，系，系统统向西方介向西方介绍绍中国瓷器的原料、配方和制作技中国瓷器的原料、配方和制作技术术的的是一个叫殷弘是一个叫殷弘绪绪的法国的法国传传教士，他在清康熙年教士，他在清康熙年间间来到中国，并在景来到中国，并在景德德镇镇居住了居住了7年，通年，通过过与当地瓷工的接触了解造瓷技与当地瓷工的接触了解造瓷技术术，1712年年9月月1日他在日他在发发往欧洲的一封信中，往欧洲的一封信中，详细详细介介绍绍了中国的造瓷了中国的造瓷术术，1716年年这这封信被刊登在欧洲封信被刊登在欧洲“专专家家”杂杂志上。志上。1717年他又将中国的瓷土（高岭年他又将中国的瓷土（高岭土）寄往欧洲。此后，土）寄往欧洲。此后，寻寻找高岭土，仿制中国瓷器的找高岭土，仿制中国瓷器的热热潮席卷欧洲，潮席卷欧洲，1750年法、英相年法、英相继继找到瓷土，找到瓷土，1768年制出瓷器，与此前后丹麦、西年制出瓷器，与此前后丹麦、西班牙也先后做出瓷器。班牙也先后做出瓷器。8整理ppt 中国瓷器精美绝伦，作为中华文明的象征，征服了第一部分第一部分 陶瓷基陶瓷基础础知知识识9整理ppt第一部分 陶瓷基础知识9整理ppt1.陶瓷的性能陶瓷的性能(1)(1)硬度是各硬度是各类类材料中最高的。材料中最高的。（高聚物（高聚物20HV99%)，在沉，在沉积积岩中的石英砂岩（岩中的石英砂岩（SiO2=9095%)，地面，地面风风化化后有石英砂；后有石英砂；水晶（最水晶（最纯纯）、）、鹅鹅卵石（最不卵石（最不纯纯）；）；SiO2在常在常压压下有七种下有七种结结晶晶态态和一个玻璃和一个玻璃态态：-石英（三石英（三方晶系）、方晶系）、-石英（六方）、石英（六方）、-鳞鳞石英（斜方）、石英（斜方）、-鳞鳞石英（六方）、石英（六方）、-鳞鳞石英（六方）、石英（六方）、-方石英（四方）、方石英（四方）、-方石英（等方石英（等轴轴）及石英玻璃（非晶）及石英玻璃（非晶态态）。）。光学石英玻璃25整理ppt（1）SiO2(二氧化硅）丰度（各元素在地壳中平均含量的百（2）Al2O3(刚玉)陶瓷 Al2O3陶瓷通常称陶瓷通常称刚刚玉瓷，与天然玉瓷，与天然矿矿物物刚刚玉同名，天然玉同名，天然刚刚玉是一种玉是一种纯纯氧化氧化铝矿铝矿物；物；工工业业生生产产的的刚刚玉主要成分是玉主要成分是Al2O3和和SiO2，Al2O3 含量越高，含量越高，Al2O3陶瓷陶瓷性能越好；性能越好；刚刚玉瓷玉瓷这这一名一名词词只限于氧化只限于氧化铝铝含量含量为为95%以上的，主晶相以上的，主晶相为刚为刚玉的陶瓷玉的陶瓷材料，工材料，工业业上大量生上大量生产产氧化氧化铝铝含量含量为为95%的的刚刚玉瓷（玉瓷（简简称称95瓷），也生瓷），也生产产97%、99%的的刚刚玉瓷；玉瓷；刚刚玉瓷具有玉瓷具有较较高的室温和高温机械高的室温和高温机械强强度、很好的度、很好的绝热绝热性能、性能、高化学高化学稳稳定定性、良好的介性、良好的介电电性能、高硬度、高耐磨性；性能、高硬度、高耐磨性；用途：用途：1.高温高温热电热电偶套管、坩偶套管、坩埚埚、电电子陶瓷材料的子陶瓷材料的热压烧结热压烧结模具、高温炉模具、高温炉衬衬、内、内燃机火花塞、航空火花塞；燃机火花塞、航空火花塞；2.化工高化工高压压机械机械泵泵零件、理化器皿，酸、碱都不与其零件、理化器皿，酸、碱都不与其发发生化学作用；生化学作用；3.电绝缘电绝缘、无、无线电线电、电电真空等技真空等技术术中使用的陶瓷元件，如雷达天中使用的陶瓷元件，如雷达天线线罩、微罩、微波波电电介介质质、超高、超高频频大功率大功率电电子管的支架、集成子管的支架、集成电电路的构件等；路的构件等；4.高速切削工具、高速切削工具、轴轴承、磨料磨具等；承、磨料磨具等；26整理ppt（2）Al2O3(刚玉)陶瓷 Al2O3陶瓷通常称刚玉瓷，与 致密的刚玉可用作电真空陶瓷；氧化铝透明陶瓷高压钠灯的灯管、红外光管的窗口等；多孔（氧孔率达90%）的氧化铝陶瓷在17001750C温度范围内的优良绝热材料；刚玉瓷作为很前途的生物陶瓷材料，已被制成骨移植器件，人工关节，应用于临床医学；等等。其它用途：其它用途：刚刚玉陶瓷缺点是脆性大，抗玉陶瓷缺点是脆性大，抗热热振性差，不能承受振性差，不能承受环环境温度的突然境温度的突然变变化。化。羟羟基磷灰石（基磷灰石（HA）是一种活性陶瓷材料）是一种活性陶瓷材料,由于其成份接近生物机体骨骼由于其成份接近生物机体骨骼的无机成份、能的无机成份、能诱发诱发新骨生新骨生长长、具有良好的生物相容性和生物活性等、具有良好的生物相容性和生物活性等特点特点,作作为为替代材料已广泛替代材料已广泛应应用于人体硬用于人体硬组织组织的修复。的修复。27整理ppt 致密的刚玉可用作电真空陶瓷；其它用途：刚玉陶（3）ZrO2陶瓷 ZrO2 陶瓷熔点高（2667C，在单一的纯氧化物中仅次于ThO2-3330C、MgO-2800C、HfO2-2770C），导热系数小；自然界中分布最广的二氧化锆是天然矿物斜锆矿，一般含80%90%，质量最好的可达96%99%；另一种分布较广的是锆英石（ZrSiO4），ZrO2 67.03%、SiO2-32.97%；ZrO2有三种晶型：立方结构、四方结构、单斜结构。三者可以相互转化。立方四方单斜1200C1000C2300C2300C28整理ppt（3）ZrO2陶瓷 ZrO2 陶瓷熔点高（2667C，在单部分部分稳稳定氧化定氧化锆锆的断裂的断裂韧韧性性远远高于其他高于其他结结构陶瓷，并由此构陶瓷，并由此获获得了得了“陶瓷陶瓷钢钢”的称誉，也常用的称誉，也常用这类这类材料去增材料去增韧韧其他陶瓷材料即氧化其他陶瓷材料即氧化锆锆增增韧韧陶瓷（陶瓷（ZTC）；氧化氧化锆锆增增韧韧氧化氧化铝铝陶瓷材料的陶瓷材料的强强度达度达1200MPa、断裂、断裂韧韧度度为为15.0MPam1/2，分，分别别比原氧化比原氧化铝铝提高了提高了3倍和近倍和近3倍；倍；应应用：可代替金属制造模具、拉用：可代替金属制造模具、拉丝丝模、模、泵泵叶叶轮轮，还还可制造汽可制造汽车车零件。零件。29整理ppt部分稳定氧化锆的断裂韧性远高于其他结构陶瓷，并由此获得了“陶MgO陶瓷，熔点高、呈碱性，可以制作坩陶瓷，熔点高、呈碱性，可以制作坩埚埚，炉，炉衬衬，高温装置，高温装置 BeO陶瓷，陶瓷，导热导热性好，具有高的性好，具有高的热稳热稳定性，定性，强强度度较较差，用于制造熔化某些差，用于制造熔化某些纯纯金属的坩金属的坩埚埚，还还可用作真空陶瓷和原子反可用作真空陶瓷和原子反应应堆用陶瓷；堆用陶瓷；ThO2、UO2陶瓷，具有很高的熔点、高的密度，并具有放射性，主要用陶瓷，具有很高的熔点、高的密度，并具有放射性，主要用于制造熔化于制造熔化铑铑、铂铂、银银和其他金属的坩和其他金属的坩埚埚、电电炉构件、炉构件、动动力反力反应应堆中的放堆中的放热热元件等；元件等；莫来石，是莫来石，是Al2O3-SiO2系中唯一系中唯一稳稳定的二元化合物，其定的二元化合物，其组组成可在成可在3Al2O32SiO2到到2Al2O3SiO2之之间变间变化，化，3Al2O32SiO2为为化学化学计计量莫来石：量莫来石：1.结结构空隙大、比构空隙大、比较较疏松，具有疏松，具有较较低的低的热热膨膨胀胀系数、低的系数、低的热导热导率和率和热热容，容，弹弹性模量也性模量也较较低，因而具有良好的低，因而具有良好的绝热绝热、抗震和耐腐、抗震和耐腐蚀蚀性；性；2.具有具有较较低的蠕低的蠕变变性（指材料受不性（指材料受不变变的拉力下的拉力下,长长度不断伸度不断伸长长的的现现象。象。蠕蠕变变使筋材承受拉力的能力不断下降使筋材承受拉力的能力不断下降）；）；3.大多数大多数结结构陶瓷其构陶瓷其强强度随温度上升均有不同程度的退化，而莫来石度随温度上升均有不同程度的退化，而莫来石在一定在一定组组成和温度内不成和温度内不仅仅不下降反而有一定的起跳。不下降反而有一定的起跳。（4）其它氧化陶瓷30整理pptMgO陶瓷，熔点高、呈碱性，可以制作坩埚，炉衬，高温装置（4常常见见氧化物陶瓷的基本性能氧化物陶瓷的基本性能31整理ppt常见氧化物陶瓷的基本性能31整理ppt3.2.2 非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷氮化物陶瓷氮化物陶瓷（1）氮化硅陶瓷）氮化硅陶瓷 它它是是以以Si3N4为为主主要要成成分分的的陶陶瓷瓷，按按其其制制造造工工艺艺不不同同可可分分为为热热压压烧烧结结氮氮化化硅硅（-Si3N4）陶陶瓷瓷和和反反应应烧烧结结氮氮化化硅硅（-Si3N4）陶陶瓷瓷。热热压压烧烧结结氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷组组织织致致密密，气气孔孔率率接接近近于于零零，强强度度高高。反反应应烧烧结结氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷有有20%30%气孔，气孔，特特点点：氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷硬硬度度高高，摩摩擦擦因因子子小小，只只有有0.10.2，具具有有自自润润滑滑性性；蠕蠕变变抗抗力力高高，热热膨膨胀胀系系数数小小，抗抗热热振振性性能能在在陶陶瓷瓷中中最最佳佳，比比Al2O3瓷瓷高高23倍倍；化化学学稳稳定定性性好好，抗抗氢氢氟氟酸酸以以外外的的各各种种无无机机酸酸和和碱碱溶溶液液的的侵侵蚀蚀，也能抵抗熔融非也能抵抗熔融非铁铁金属的侵金属的侵蚀蚀；同；同时时具有具有优优异的异的电绝缘电绝缘性能。性能。应应用：反用：反应烧结应烧结氮化硅陶瓷主要用于制作形状复氮化硅陶瓷主要用于制作形状复杂杂、尺寸精度高、尺寸精度高、耐耐热热、抗、抗蚀蚀、耐磨、耐磨、绝缘绝缘制品。制品。热压烧结热压烧结氮化硅陶瓷只用于制作形状氮化硅陶瓷只用于制作形状简简单单的耐磨、耐高温零件。的耐磨、耐高温零件。32整理ppt3.2.2 非氧化物陶瓷氮化物陶瓷32整理ppt（2 2）氮化硼陶瓷）氮化硼陶瓷 氮氮化化硼硼陶陶瓷瓷的的主主要要晶晶相相是是BN，属属于于共共价价晶晶体体，其其晶晶体体结结构构与与石石墨墨相仿相仿为为六方晶格，因而有白石墨之称；六方晶格，因而有白石墨之称；高高温温（1500 2000C）、高高压压（6 9103MPa）下下，六六方方BN可可转转化化为为立方立方BN，其硬度接近于金，其硬度接近于金刚刚石，是极好的耐磨材料。石，是极好的耐磨材料。特特点点：具具有有良良好好的的耐耐热热性性和和导导热热性性，其其热热导导率率与与不不锈锈钢钢相相当当；热热膨膨胀胀系系数数小小，绝绝缘缘性性好好，化化学学稳稳定定性性高高；硬硬度度较较其其它它陶陶瓷瓷低低，易易于于切切削加工；有自削加工；有自润润滑性。滑性。应应用：常用于制作用：常用于制作热电热电偶套管、坩偶套管、坩埚埚、高温容器和管道。、高温容器和管道。33整理ppt（2）氮化硼陶瓷33整理ppt（3）氮化氮化钛钛TiN陶瓷陶瓷 是一种新型是一种新型结结构陶瓷，硬度大、熔点高（构陶瓷，硬度大、熔点高（2950C）、化学）、化学稳稳定性好，定性好，且具有且具有动动人的金黄色金属光人的金黄色金属光泽泽，是一种很好的耐火耐磨材料和受人，是一种很好的耐火耐磨材料和受人欢欢迎迎的代金装的代金装饰饰材料。材料。还还有有导电导电性，可用作熔性，可用作熔盐电盐电解的解的电电极材料以及极材料以及电电触触头头等；等；具有具有较较高的超高的超导临导临界温度，是一种界温度，是一种优优良的超良的超导导材料。材料。氮化氮化钛圆锯钛圆锯片片钛钛金首金首饰饰，将氮化，将氮化钛钛薄膜薄膜镀镀在在金属表面，以假乱真金属表面，以假乱真34整理ppt（3）氮化钛TiN陶瓷氮化钛圆锯片钛金首饰，将氮化钛薄膜碳化物陶瓷碳化物陶瓷 碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化铈铈、碳化、碳化钼钼、碳化、碳化铌铌、碳化、碳化钛钛、碳化、碳化钨钨、碳化碳化钽钽、碳化、碳化钒钒、碳化、碳化锆锆、碳化、碳化铪铪等。等。特点：具有很高的熔点、硬度和耐磨性特点：具有很高的熔点、硬度和耐磨性 缺点：耐高温氧化能力差，脆性极大缺点：耐高温氧化能力差，脆性极大（1）碳化硅陶瓷）碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中应应用最广泛。其密度用最广泛。其密度为为3.2103kgm-3，弯，弯曲曲强强度和抗度和抗压压强强度分度分别为别为200250MPa和和10001500MPa，硬度，硬度为为莫氏莫氏9.2。特点：特点：热导热导率高率高，而，而热热膨膨胀胀系数小。系数小。应应用：常用于制作加用：常用于制作加热组热组件、石墨表面保件、石墨表面保护层护层及砂及砂轮轮和磨料等和磨料等。35整理ppt碳化物陶瓷35整理ppt（2）碳化硼陶瓷）碳化硼陶瓷 硬度极高，抗磨粒磨硬度极高，抗磨粒磨损损能力很能力很强强，熔点高达，熔点高达2450左右。在高左右。在高温下会很快氧化，使用温度范温下会很快氧化，使用温度范围应围应限定在限定在980以下。以下。应应用：主要用于制作磨料和超硬用：主要用于制作磨料和超硬质质工具材料。工具材料。（3）其它碳化物陶瓷）其它碳化物陶瓷 碳化碳化铈铈、碳化、碳化钼钼、碳化、碳化铌铌、碳化、碳化钽钽、碳化、碳化钨钨和碳化和碳化锆锆陶瓷的熔陶瓷的熔点和硬度都很高，通常在点和硬度都很高，通常在2000以上的中性或以上的中性或还还原气氛中作高温材原气氛中作高温材料。在各料。在各类类碳化物陶瓷中，碳化碳化物陶瓷中，碳化铪铪的熔点最高，达的熔点最高，达2900。（4）硼化物陶瓷）硼化物陶瓷 常常见见的有硼化的有硼化铬铬、硼化、硼化钼钼、硼化、硼化钛钛、硼化、硼化钨钨和硼化和硼化锆锆等。等。特点：高硬度，具有特点：高硬度，具有较较好的耐化学浸好的耐化学浸蚀蚀能力。其熔点范能力。其熔点范围为围为18002500，具有，具有较较高的抗高温氧化性能，使用温度达高的抗高温氧化性能，使用温度达1400。应应用：主要用于高温用：主要用于高温轴轴承、内燃机承、内燃机喷喷嘴和各种高温器件。嘴和各种高温器件。36整理ppt（2）碳化硼陶瓷36整理ppt37整理ppt37整理ppt第二部分第二部分 先先进进陶瓷材料的陶瓷材料的应应用用38整理ppt第二部分 先进陶瓷材料的应用38整理ppt陶瓷不粘陶瓷不粘锅锅被特富被特富龙风龙风波逼出的世界冠波逼出的世界冠军军尽管国家早有尽管国家早有“不粘不粘锅锅无毒无毒”的定的定论论，但是屡屡困，但是屡屡困扰扰国内国内炊具行炊具行业业的的“特富特富龙风龙风波波”还还是卷土重来。日前，美国是卷土重来。日前，美国环环保署保署(EPA)下属的科学下属的科学顾问顾问委委员员会会专专家小家小组组达成共达成共识识，建，建议议将生将生产产“特富特富龙龙”等品牌不粘和防等品牌不粘和防锈产锈产品的关品的关键键化工原料化工原料全氟辛酸全氟辛酸铵铵及其及其盐类盐类(PFOA)分分类为类为“可能致癌物可能致癌物”。消息一。消息一经经国内媒体国内媒体发发布，即再度引起了布，即再度引起了业业内外的极大关注。内外的极大关注。新型陶瓷材料不粘新型陶瓷材料不粘锅锅技技术术 39整理ppt陶瓷不粘锅被特富龙风波逼出的世界冠军尽管国家早有“不粘不粘不粘锅锅的需求的需求中国人的中国人的饮饮食食习惯习惯锅锅的不粘性，主要体的不粘性，主要体现现在内表面的自由能足在内表面的自由能足够够低低(液体一般用表面液体一般用表面张张力表示力表示)，以达到疏油的效果。，以达到疏油的效果。食用油的表面食用油的表面张张力通常在力通常在2628dyn/cm，要达到理想的疏油性，要达到理想的疏油性，就要把就要把锅锅的内表面的自由能的内表面的自由能处处理到理到26dyn/cm以下。以下。氟氟树树脂的表面脂的表面张张力通常是力通常是1719dyn/cm，而且非常持久，目前在，而且非常持久，目前在涂料中几乎涂料中几乎难难有超越者。氟涂料耐温可以达到有超越者。氟涂料耐温可以达到260，基本能，基本能够满够满足足烹烹饪饪的要求。的要求。陶瓷涂陶瓷涂层层的表面大多富含甲基官能的表面大多富含甲基官能团团，其表面，其表面张张力通常是力通常是2123dyn/cm，也有良好的不粘性，而且比含氟物，也有良好的不粘性，而且比含氟物质质更加安全。因此，更加安全。因此，相当一部分无烟相当一部分无烟锅锅企企业业也把无机陶瓷涂也把无机陶瓷涂层层作作为为主要的宣主要的宣传卖传卖点之一。点之一。陶瓷涂陶瓷涂层层也可以减少油烟的也可以减少油烟的产产生。生。40整理ppt不粘锅的需求中国人的饮食习惯40整理ppt41整理ppt41整理ppt某国某国产产品牌瓷膜涂料主要成分品牌瓷膜涂料主要成分图图从从这张图这张图中可以看出，其主要成分中可以看出，其主要成分为为Si硅、硅、Al铝铝、O氧等氧等为为典型的无机典型的无机结结构，未构，未检检出出F氟存在。氟存在。42整理ppt某国产品牌瓷膜涂料主要成分图42整理ppt 但在但在实际实际生生产产中，由于目前瓷膜涂料相中，由于目前瓷膜涂料相对传统对传统有机涂料而言，有机涂料而言，原料和施工成本有所上升，特原料和施工成本有所上升，特别别是不粘性的持久性与氟涂料相比是不粘性的持久性与氟涂料相比还还有一定差距，有部分宣有一定差距，有部分宣传传使用了使用了“陶瓷涂陶瓷涂层层”的厂家，的厂家，实际实际上使用的上使用的是含氟的有机涂料。是含氟的有机涂料。严严格意格意义义上上说说，厚度，厚度仅仅3040微米的瓷膜涂微米的瓷膜涂层层，尽管比有机涂，尽管比有机涂层层硬度很高，但如果使用硬度很高，但如果使用铁铲铁铲炒菜，在硬物的炒菜，在硬物的长长期摩擦下，涂期摩擦下，涂层层也也难难免有一定脱落。有些厂家宣称无烟免有一定脱落。有些厂家宣称无烟锅锅可以永久使用可以永久使用铁铲铁铲，其，其实实也也夸大了瓷膜涂夸大了瓷膜涂层层的耐磨性。的耐磨性。这这些做法被媒体曝光后，些做法被媒体曝光后，误导误导了消了消费费者者对对陶瓷涂陶瓷涂层层的的认识认识，使，使消消费费者者误误以以为为陶瓷涂陶瓷涂层层是用氟涂料做的、是是用氟涂料做的、是骗骗人的，甚至造成消人的，甚至造成消费费者者产产生生“无烟无烟锅锅”“毒毒锅锅”的的误误解。使部分解。使部分讲讲求信誉、求信誉、坚坚持使用瓷膜持使用瓷膜涂料的厂家在涂料的厂家在这这一一风风波中也深受其害。波中也深受其害。43整理ppt 但在实际生产中，由于目前瓷膜涂料相对传统有机陶瓷刀具陶瓷刀具 刀具材料的刀具材料的发发展与展与进进步步对对人人类类的文明史有着重要的影的文明史有着重要的影响，刀具的使用作响，刀具的使用作为为划分划分远远古人古人类历类历史史发发展展时时期的期的标标志。志。在新石器在新石器时时代，人代，人类类开始采用打磨的石料作刀具；以后青开始采用打磨的石料作刀具；以后青铜铜和和铁铁刀工具的出刀工具的出现现也成也成为为古代人古代人类历类历史史发发展展阶阶段的段的标标志。志。在在历历史上，刀具的史上，刀具的发发展走展走过过了漫了漫长长的的历历程，不程，不过过，从，从18501850年至今一百余年来，刀具材料年至今一百余年来，刀具材料获获得快速的得快速的发发展。展。1898 1898年高速年高速钢钢工具工具问问世，世，19231923年德国研制成功年德国研制成功WC-CoWC-Co硬硬质质合金，并于合金，并于19271927年开始工年开始工业业化生化生产产，使切削加工技，使切削加工技术术的的历历史史发发生了两次革命性的生了两次革命性的进进步。步。44整理ppt陶瓷刀具 刀具材料的发展与进步对人类的文明史有着重要的石器时代用燧石打制的刀箭 汉代青铜刀铁制道具45整理ppt石器时代用燧石打制的刀箭 汉代青铜刀铁制道具45整理ppt各种切削刀具46整理ppt各种切削刀具46整理ppt 金属切削金属切削过过程是一种复程是一种复杂杂的物理化学的物理化学过过程。程。要求要求切削刀具材料具切削刀具材料具备备高硬度、高耐磨性、高高硬度、高耐磨性、高强强度和高断度和高断裂裂韧韧性、高性、高热热硬度、良好的抗硬度、良好的抗热热震性、抗侵震性、抗侵蚀蚀和抗黏和抗黏着性等。着性等。随着科学技随着科学技术术的不断的不断发发展，各行各展，各行各业业出出现现了了多种多种难难切削材料，特切削材料，特别别是高技是高技术领术领域域对对切削加工的精切削加工的精度、表面粗糙度和切削效率提出了越来越高的要求，度、表面粗糙度和切削效率提出了越来越高的要求，这这就使得刀具材料不断就使得刀具材料不断创创新和新和发发展。展。陶瓷刀具是以陶瓷材料陶瓷刀具是以陶瓷材料为为基基础础制作的用于金属切制作的用于金属切削的刀具，能在高速切削条件下保持高的削的刀具，能在高速切削条件下保持高的强强度、硬度度、硬度和耐磨性，并具有和耐磨性，并具有长长的使用寿命。的使用寿命。47整理ppt 金属切削过程是一种复杂的物理化学过程。要求切切削难题超硬材料的切削48整理ppt切削难题超硬材料的切削48整理ppt1905年德国人开始了用氧化年德国人开始了用氧化铝铝制作陶瓷刀具的研究，制作陶瓷刀具的研究，1912年英国首年英国首获获Al2O3陶陶瓷刀具瓷刀具专专利。但是，直到利。但是，直到20世世纪纪50年代陶瓷刀具才真正达到年代陶瓷刀具才真正达到实实用化。我国也于用化。我国也于20世世纪纪50年代末期开始了年代末期开始了Al2O3陶瓷刀具的研究，但是由于陶瓷刀具的研究，但是由于Al2O3陶瓷的陶瓷的强强度和度和韧韧性都性都较较差，抗差，抗热热震性也不好，它的震性也不好，它的发发展和展和应应用受到了用受到了严严重的限制。重的限制。20世世纪纪70年代人年代人们们研制成功了研制成功了Al2O3+TiO2系系统统复合陶瓷刀具，使复合陶瓷刀具，使Al2O3陶瓷刀具走出了陶瓷刀具走出了缓缓慢慢发发展的低谷，成展的低谷，成为为解决超硬材冷加工的一种新型刀具材料。解决超硬材冷加工的一种新型刀具材料。20世世纪纪70年代初美国生年代初美国生产产的多晶金的多晶金刚刚石刀具和多晶立方氮化硼刀具开始投放石刀具和多晶立方氮化硼刀具开始投放市市场场，它，它们们超群的硬度和耐磨性是其他刀具超群的硬度和耐磨性是其他刀具难难以比以比拟拟的。但是由于人造金的。但是由于人造金刚刚石石和立方氮化硼的制造工和立方氮化硼的制造工艺艺复复杂杂，价格昂，价格昂贵贵，至今没有广泛地使用。，至今没有广泛地使用。20世世纪纪80年代初清年代初清华华大学用大学用热压热压氮化硅陶瓷和英国氮化硅陶瓷和英国Lucas公司用公司用Sialon陶瓷陶瓷（Si3N4和和Al2O3的固溶体）制作刀具都取得良好的切削效果。由于的固溶体）制作刀具都取得良好的切削效果。由于Si3N4陶瓷有陶瓷有较较高的高的强强度、硬度和断裂度、硬度和断裂韧韧性，又有性，又有较较小的小的线线膨膨胀胀系数，因而作系数，因而作为为金属切削刀金属切削刀具使用具使用时时，表，表现现出很好的耐磨性、出很好的耐磨性、红红硬性、抗机械冲硬性、抗机械冲击击性和抗性和抗热热冲冲击击性。性。20世世纪纪90年代以来，像年代以来，像纳纳米米颗颗粒和晶粒和晶须须增增强强陶瓷刀具、陶瓷涂陶瓷刀具、陶瓷涂层层刀具、梯度刀具、梯度功能陶瓷刀具、超硬刀具材料等都得到了快速的功能陶瓷刀具、超硬刀具材料等都得到了快速的发发展，促展，促进进了加工制造了加工制造业业的技的技术进术进步。步。49整理ppt1905年德国人开始了用氧化铝制作陶瓷刀具的研究，1912年氮化硅陶瓷刀具50整理ppt氮化硅陶瓷刀具50整理ppt陶瓷涂陶瓷涂层层刀具刀具-Al2O3与与-Al2O3交替涂交替涂层层的刀具的刀具51整理ppt陶瓷涂层刀具-Al2O3与-Al2O3交替涂层的刀具51陶瓷刀具适用于加工以下多种材陶瓷刀具适用于加工以下多种材质质的的产产品：高品：高锰钢锰钢；高；高铬铬、镍镍、钼钼合金合金钢钢；冷硬；冷硬铸铁铸铁（HS80-90）；）；各各 类类 淬淬 硬硬 钢钢（HRC55-65）；）；各各 类类 铸铸 铁铁（HB200-400）等。）等。52整理ppt陶瓷刀具适用于加工以下多种材质的产品：高锰钢；高铬、镍、钼合陶瓷刀具与陶瓷刀具与传统传统的高速的高速钢钢和硬和硬质质合金刀具相比，具有更好的合金刀具相比，具有更好的红红硬性和耐磨性；与超硬材料金硬性和耐磨性；与超硬材料金刚刚石和石和CBN相比，它具有更低相比，它具有更低的制造成本、更好的的制造成本、更好的热稳热稳定性和抗冲定性和抗冲击击能力。因而，在先能力。因而，在先进进制造技制造技术术的的发发展展过过程中起着如下方面的重要作用。程中起着如下方面的重要作用。它可以加工它可以加工传统传统刀具刀具难难以加工或根本不能加工的工件，以以加工或根本不能加工的工件，以车车代磨、以代磨、以铣铣代磨，从而免除了退火代磨，从而免除了退火软软化加工所消耗的大量化加工所消耗的大量电电力，并可提高工件的硬度，延力，并可提高工件的硬度，延长长机器机器设备设备的使用寿命。的使用寿命。它可以保它可以保证证在自在自动动化加工中化加工中较长时间较稳较长时间较稳定的工作，保定的工作，保证证工工件的加工精度。件的加工精度。它可以它可以进进行高速切削，加工效率可以提高几倍甚至几十倍，行高速切削，加工效率可以提高几倍甚至几十倍，达到达到节约节约工工时时、能源和机床占用台数的效果。、能源和机床占用台数的效果。53整理ppt陶瓷刀具与传统的高速钢和硬质合金刀具相比，具有更好的红硬性和近近20多年来，世界各多年来，世界各发发达国家都很重达国家都很重视视陶瓷刀具的陶瓷刀具的应应用和用和发发展。展。美、日、德等国家陶瓷刀具的美、日、德等国家陶瓷刀具的应应用已占刀具构成比例的用已占刀具构成比例的5%10%。在我国，陶瓷刀具已在机械、冶金、在我国，陶瓷刀具已在机械、冶金、矿矿山、汽山、汽车车（齿轮齿轮、飞轮飞轮、轴轴、轴轴承等加工）承等加工）、拖拉机、拖拉机、轴轴承、承、泵泵（叶（叶轮轮、涡涡壳、壳、护护板、板、护护套等加套等加工）、交通、能源、精密工）、交通、能源、精密仪仪器、航空航天等器、航空航天等20多个行多个行业业的几百家工的几百家工厂推广厂推广应应用，解决了各行各用，解决了各行各业业中高硬度中高硬度难难加工材料的切削加工，并加工材料的切削加工，并能提高工作效率，大幅度地能提高工作效率，大幅度地节约节约加工工加工工时时及及电电力，力，获获得了巨大的得了巨大的经经济济效益。效益。例如一汽、二汽等例如一汽、二汽等单单位都用陶瓷刀具切削位都用陶瓷刀具切削难难加工材料，一汽在加工加工材料，一汽在加工含硼和含磷的汽含硼和含磷的汽车车缸套缸套时时，以，以实现实现了全部陶瓷刀具化，了全部陶瓷刀具化，对对提高工效提高工效和保和保证产证产品品质质量起着重要作用。量起着重要作用。54整理ppt近20多年来，世界各发达国家都很重视陶瓷刀具的应用和发展。5陶瓷发动机自从自从19世世纪纪后期德国的后期德国的Otto和和Diesel先后先后发发明汽油机和柴油机以来，汽明汽油机和柴油机以来，汽车发动车发动机一直用金属材料制造。金属的机一直用金属材料制造。金属的导热导热性好而耐性好而耐热热、耐腐、耐腐蚀蚀性能差，在高温下性能差，在高温下极易氧化、极易氧化、变变形而形而导导致破坏。因此，致破坏。因此，发动发动机的燃机的燃烧烧室（汽缸）必室（汽缸）必须须用水或空用水或空气冷却，否气冷却，否则则就会迅速被高温燃气就会迅速被高温燃气烧烧坏而停止工作。坏而停止工作。这样这样，进进入入发动发动机的燃机的燃料料产产生的人能，大生的人能，大约约只有只有1/3转变为驱动车轴转变为驱动车轴的有用功率，其余的有用功率，其余1/3被冷却被冷却剂带剂带走，另外走，另外1/3随随废废气排出。气排出。100多年来，汽多年来，汽车发动车发动机的机的结结构和性能有了很大的改构和性能有了很大的改进进和提高，有的已达到尽善尽美的境地，但是它的能量利用格局却没有根本和提高，有的已达到尽善尽美的境地，但是它的能量利用格局却没有根本性的突破。性的突破。为为了提高了提高发动发动机机热热效率，减少能量效率，减少能量损损耗，耗，这这就需要取消或部分取消冷却系就需要取消或部分取消冷却系统统，使用耐高温隔使用耐高温隔热热材料以减少燃材料以减少燃烧烧室室热热量的量的损损失，使失，使发动发动机在更高的工作温度机在更高的工作温度下工作。下工作。然而，当然而，当发动发动机取消冷却系机取消冷却系统统以后，燃以后，燃烧烧室各部分壁温会大大增加，而在室各部分壁温会大大增加，而在传传统统柴油机或燃气柴油机或燃气轮轮机用的金属零件中，机用的金属零件中，铝铝合金的耐合金的耐热热极限极限为为350，钢钢和和铸铁铸铁的的为为450，最好的超，最好的超级级耐耐热热合金的耐温极限也不超合金的耐温极限也不超过过1093。因此，金属材。因此，金属材料料难难以以满满足上述苛刻条件的要求。足上述苛刻条件的要求。55整理ppt陶瓷发动机自从19世纪后期德国的Otto和Diesel先后发高性能高性能结结构陶瓷材料由于其具有密度小、构陶瓷材料由于其具有密度小、热导热导率低、耐高温、耐磨率低、耐高温、耐磨损损以及耐以及耐腐腐蚀蚀等特性，成等特性，成为为制造制造发动发动机的理想材料。机的理想材料。发动发动机使用陶瓷材料有如下机使用陶瓷材料有如下优优点：点：1、提高提高发动发动机机热热效率效率 发动发动机燃机燃烧烧室采用陶瓷隔室采用陶瓷隔热热零件并取消冷却系零件并取消冷却系统统后，后，会降低会降低热热量量损损失，增加工作的循失，增加工作的循环环平均温度，从而使循平均温度，从而使循环热环热效率得到提高。效率得到提高。2、减少减少辅辅助功率消耗，助功率消耗，发动发动机机结结构构简简化化 当燃当燃烧烧室采用陶瓷隔室采用陶瓷隔热热技技术术后，可后，可以部分取消或完全取消冷却系以部分取消或完全取消冷却系统统。使。使发动发动机不再需要水管、水机不再需要水管、水泵泵、风风扇、散扇、散热热器等一系列零部件，器等一系列零部件，结结构上也可以取消水套。构上也可以取消水套。这样这样，整机，整机结结构构简简化，化，质质量、量、体体积积减小，原来用于减小，原来用于驱动驱动水水泵泵、风风扇的扇的辅辅助工作亦被取消，助工作亦被取消，输输出功率增加。出功率增加。在使用上可在使用上可摆摆脱冷却系脱冷却系统统故障所故障所带带来的麻来的麻烦烦，并几乎不受，并几乎不受恶恶劣气候的影响，劣气候的影响，其其军军事用途尤事用途尤为为明明显显。3、适适应应多种燃料的燃多种燃料的燃烧烧 陶瓷陶瓷发动发动机的燃机的燃烧烧室壁温室壁温显显著升高，有利于燃料的著升高，有利于燃料的蒸蒸发发、着火和燃、着火和燃烧烧。陶瓷材料抗化学腐。陶瓷材料抗化学腐蚀蚀性性强强，可使用，可使用质质量量较较差的燃油。差的燃油。4、降低降低发动发动机的噪声，减少排气机的噪声，减少排气污污染染 取消或部分取消冷却系取消或部分取消冷却系统统，使，使风风扇噪扇噪声降低。另外，由于燃声降低。另外，由于燃烧烧室燃室燃烧烧温度高（最高温度高（最高1370），燃），燃烧烧完全，可减少完全，可减少对环对环境的境的污污染。染。5、减减轻质轻质量量 陶瓷材料比金属陶瓷材料比金属轻轻60%左右，可减左右，可减轻发动轻发动机的机的质质量。量。6、资资源丰富源丰富 陶瓷材料陶瓷材料资资源丰富，可减少源丰富，可减少对对Co、Ni、Cr等等战战略物略物资资的依的依赖赖。56整理ppt高性能结构陶瓷材料由于其具有密度小、热导率低、耐高温、耐磨损早在早在20世世纪纪40年代，就有人用陶瓷取代金属制造年代，就有人用陶瓷取代金属制造发动发动机燃机燃烧烧室部件室部件进进行行实验实验，这类这类研究到研究到20世世纪纪50年代末形成年代末形成热热潮，但限于当潮，但限于当时时的的历历史条件和史条件和技技术术水平，没有取得成功。水平，没有取得成功。20世世纪纪70年代，世界石油危机，年代，世界石油危机，节节能能问题问题使得利用陶瓷材料制作使得利用陶瓷材料制作发动发动机机部件的研究再次引起人部件的研究再次引起人们们重重视视。另一方面，人。另一方面，人们环们环境保境保护护意意识识的增的增强强，也加速了陶瓷也加速了陶瓷发动发动机的研究机的研究进进程。自从美国程。自从美国Cummins公司提出陶瓷隔公司提出陶瓷隔热涡轮热涡轮复合复合发动发动机（陶瓷机（陶瓷绝热发动绝热发动机）的机）的设设想受到美国想受到美国军军方和能源部的方和能源部的支持之后，在世界范支持之后，在世界范围围内掀起了陶瓷内掀起了陶瓷发动发动机研究的机研究的热热潮。潮。经过经过近近30年的年的努力，陶瓷努力，陶瓷发动发动机的研究取得了令人瞩目的成就。机的研究取得了令人瞩目的成就。57整理ppt早在20世纪40年代，就有人用陶瓷取代金属制造发动机燃烧室部贝壳与陶瓷发动机的故事英国帝国化学工英国帝国化学工业业公司的威廉公司的威廉克莱格博士克莱格博士 贝贝壳壳坚坚硬，很不容易摔破硬，很不容易摔破原理？原理？贝贝壳由壳由许许多多层层状的碳酸状的碳酸钙组钙组成的，但在每成的，但在每层层碳酸碳酸钙钙中中间夹间夹着一着一层层有机有机质质，把，把层层层层碳碳酸酸钙钙粘在一起。粘在一起。把碳化硅把碳化硅烧结烧结成薄薄的陶瓷片，然后在每成薄薄的陶瓷片，然后在每片碳化硅陶瓷上涂上石墨片碳化硅陶瓷上涂上石墨层层，再把涂上石，再把涂上石墨墨层层的碳化硅陶瓷一的碳化硅陶瓷一层层层层叠起来加叠起来加热挤压热挤压，使使坚坚硬的碳化硅陶瓷粘在石墨硬的碳化硅陶瓷粘在石墨层层上，石墨上，石墨和和贝贝壳中的有机壳中的有机质质一一样样，起黏，起黏结剂结剂作用，作用，而且粘得很牢固。在正常情况下能把所有而且粘得很牢固。在正常情况下能把所有的碳化硅的碳化硅层紧紧层紧紧粘在一起，只是在遇到冲粘在一起，只是在遇到冲击击力力产产生裂生裂纹时纹时才分开。但才分开。但这这种冲种冲击击力也力也只能使表面的几只能使表面的几层层脱掉，而在表面很薄的脱掉，而在表面很薄的几几层层脱掉脱掉时时就已把大部分冲就已把大部分冲击击能量吸收掉能量吸收掉了，避免了使整个零件碎裂。了，避免了使整个零件碎裂。58整理ppt贝壳与陶瓷发动机的故事58整理ppt贝壳与陶瓷发动机的故事 折断折断这这种涂有石墨种涂有石墨层层的碳化硅陶瓷，所花的力比折断没有石墨的碳化硅陶瓷，所花的力比折断没有石墨结结合合的整的整块块碳化硅陶瓷所花的力碳化硅陶瓷所花的力约约大大100100倍。涂石墨的碳化硅陶瓷不倍。涂石墨的碳化硅陶瓷不仅仅成本低，成本低，而且熔点极高，而且熔点极高，韧韧性和木性和木头头的的韧韧性很接近，因此不怕性很接近，因此不怕颠颠簸和振簸和振动动。1990 1990年英国帝国化学工年英国帝国化学工业业公司制造了一台能耐高温而不需要冷却系公司制造了一台能耐高温而不需要冷却系统统的陶瓷汽的陶瓷汽车发动车发动机，并在机，并在实验实验室室进进行了成功的行了成功的试验试验。现现在，能制造陶瓷在，能制造陶瓷发动发动机的国家很少，目前只有美国、德国、日本、机的国家很少，目前只有美国、德国、日本、英国和中国。英国和中国。我国第一我国第一辆辆用陶瓷用陶瓷发动发动机做机做动动力的大客力的大客车车，于，于19911991年年3 3月在上海月在上海北京之北京之间间的公路上行的公路上行驶驶了了35003500千米，沿途不用加冷却水，因千米，沿途不用加冷却水，因为为它不需要它不需要冷却系冷却系统统。19911991年年3 3月月2222日，光明日日，光明日报报在第一版在第一版显显著位置上著位置上报报道了道了这这个振个振奋奋人心的消息。人心的消息。59整理ppt贝壳与陶瓷发动机的故事59整理ppt 世界各先世界各先进进工工业业国都将研究的重点集中于常国都将研究的重点集中于常规发动规发动机用陶瓷部件的研机用陶瓷部件的研究开究开发发上。上。这这些部件研制成功以后，可以直接取代金属部件，些部件研制成功以后，可以直接取代金属部件，应应用于用于现现有的有的各种常各种常规车规车用汽油机和柴油机上，达到改善用汽油机和柴油机上，达到改善发动发动机性能，延机性能，延长长部件使用寿命，部件使用寿命，减低燃料消耗，减少减低燃料消耗，减少环环境境污污染的目的。迄今染的目的。迄今为为止，世界上有近十种陶瓷部件，止，世界上有近十种陶瓷部件，经过长时间实验经过长时间实验后后证证明性能可靠，已投入明性能可靠，已投入实际实际使用和商使用和商业业生生产产。汽汽车车用陶瓷零件用陶瓷零件60整理ppt 世界各先进工业国都将研究的重点集中于常规发动61整理ppt61整理ppt1 1、柴油机启、柴油机启动动用陶瓷用陶瓷电热电热塞塞柴油机全陶瓷柴油机全陶瓷电热电热塞塞第一代第一代电热电热塞用金属制造，第二代是把塞用金属制造，第二代是把钨丝钨丝埋在氮化硅陶瓷内制成的埋在氮化硅陶瓷内制成的金属陶瓷金属陶瓷电热电热塞，第三代塞，第三代电热电热塞是塞是发热发热体全部用体全部用导电导电陶瓷制造的全陶陶瓷制造的全陶瓷瓷电热电热塞。其启塞。其启动时间动时间、点火、点火稳稳定性和寿命等都是一代定性和寿命等都是一代胜过胜过一代。一代。62整理ppt柴油机全陶瓷电热塞第一代电热塞用金属制造，第二代是把钨丝埋在2 2、陶瓷、陶瓷涡涡流室流室 将整个将整个涡涡流室流室喷喷涂氮化硅涂氮化硅陶瓷并在周陶瓷并在周围设围设有空气隔有空气隔层层，制成全陶瓷的制成全陶瓷的涡涡流室，可使流室，可使涡涡流室内的燃气温度升高，燃流室内的燃气温度升高，燃烧烧得到改善，并降低有害排放物得到改善，并降低有害排放物中中颗颗粒物的排放量。粒物的排放量。全陶瓷全陶瓷涡涡流室流室63整理ppt2、陶瓷涡流室 将整个涡流室喷涂氮化硅陶瓷并在3、陶瓷排气管、陶瓷排气管衬衬里和排气歧管里和排气歧管 发动发动机的排气管的冷机的排气管的冷热热温度是急温度是急剧变剧变化的，巨大的化的，巨大的热应热应力可使排气管力可使排气管产产生裂生裂纹纹，以低以低热导热导率率(1Wm-1K-1)的的钛钛酸酸铝铝和磷酸和磷酸锆钠锆钠陶瓷制作陶瓷制作发动发动机排气管，机排气管，具有良好的隔具有良好的隔热热效果，可延效果，可延长长其使用寿命。其使用寿命。钛钛酸酸铝铝陶瓷具有耐高温抗陶瓷具有耐高温抗热热震隔震隔热热性好性好(如在如在600-800，导热导热系数系数仅仅为为1一一2Wm-1K-1)的特点，是一种用于汽的特点，是一种用于汽车发动车发动机排气管、排气道理想的机排气管、排气道理想的隔隔热热材料。材料。用用钛钛酸酸铝铝制作的排气管、排气道制作的排气管、排气道组组装于装于发动发动机上，可以保持排气的高机上，可以保持排气的高温，防止温，防止热热量流失，提高量流失，提高发动发动机的机的热热效率。效率。这对这对于沙漠于沙漠车车、军军用越野用越野车车、坦克坦克车车来来说说，具有特，具有特别别重要的重要的实际实际意意义义。64整理ppt3、陶瓷排气管衬里和排气歧管 发动机的排气管的 德国道依茨德国道依茨（Devtz）公司的）公司的B/FL513CP发动发动机上采用了机上采用了钛钛酸酸铝铝陶瓷气缸盖排气道，降低了气缸盖的陶瓷气缸盖排气道，降低了气缸盖的热负热负荷，避免了荷，避免了进进一步一步强强化化后气缸盖的后气缸盖的热热开裂，并保持了排气高温，有利于能量回收，开裂，并保持了排气高温，有利于能量回收，进进一步一步提高了增提高了增压压器的工作效率，从而使器的工作效率，从而使单单缸功率由缸功率由29.4kw提高到提高到33kw-37.96kw。日本日日本日产产公司开公司开发发了陶瓷了陶瓷-铝铝复合排气管用于复合排气管用于发动发动机，提高了排机，提高了排气管内温度，使气管内温度，使该该排气管排气排气管排气净净化效果提高了两倍。化效果提高了两倍。山山东东工工业业陶瓷研究陶瓷研究设计设计院研制的院研制的钛钛酸酸铝铝陶瓷排气管陶瓷排气管组组装在沙漠装在沙漠车车无水冷陶瓷无水冷陶瓷发动发动机上，通机上，通过过了由新疆汽了由新疆汽车车厂沙漠汽厂沙漠汽车车研究所研究所负责负责进进行的沙漠行的沙漠车车在新疆沙漠地区在新疆沙漠地区实际实际装装车车11212km的道路使用的道路使用试验试验。4、陶瓷排气管、陶瓷排气管衬衬里和排气歧管里和排气歧管65整理ppt 德国道依茨（Devtz）公司的B/FL514、涡轮涡轮增增压压器陶瓷器陶瓷转转子子 为为了提高了提高发动发动机的功率，增加其机的功率，增加其进进气量非常重要。因此，常气量非常重要。因此，常对发动对发动机机采用增采用增压压，而增，而增压压方法之一是使用方法之一是使用涡轮涡轮增增压压器。它可以不改器。它可以不改变发动变发动机的排机的排量而提高其量而提高其动动力性能。但是力性能。但是,由于由于涡轮涡轮增增压压器存在器存在涡轮涡轮滞后滞后现现象象,为为了提高加了提高加速性能速性能,减少减少涡轮涡轮滞后滞后,必必须须降低旋降低旋转转体的体的惯惯性矩性矩,最有效的最有效的办办法是减法是减轻轻旋旋转转体体的的质质量。量。采用陶瓷采用陶瓷涡轮转涡轮转子比金属子比金属轻轻，可，可缩缩短响短响应时间应时间，减少烟，减少烟雾雾和粒子排放。和粒子排放。根据汽根据汽 车车用增用增压压器器 的使用的使用环环境境 和条件，特和条件，特别别是在是在100以下的温度范以下的温度范围围，对对各种陶瓷材料各种陶瓷材料进进行行选择选择 的的结结果，果，发现发现 Si3N4系陶瓷具有系陶瓷具有质质量量轻轻、强强度度高、耐高、耐热热冲冲击击和和韧韧性好等性好等优优越越 性，是制造性，是制造涡轮转涡轮转子的理想材料。以子的理想材料。以Si3N4代代替替Ni基耐基耐热热合金制造合金制造 涡轮转涡轮转子，可使子，可使转转子子单单体体惯惯性矩减小，旋性矩减小，旋转转体体惯惯性矩性矩减少。增减少。增压压器从起器从起动动至至10万万r/min 的加速的加速时间缩时间缩短短约约36%。日本大日本大约约有有1/4采用增采用增压压技技术术的的轿车轿车都已装上了陶瓷都已装上了陶瓷涡轮转涡轮转子，美国子，美国则则主要用于重主要用于重载载卡卡车车柴油机。柴油机。66整理ppt4、涡轮增压器陶瓷转子 为了提高发动机的功率，陶瓷在内燃机配气系陶瓷在内燃机配气系统统上的上的应应用用陶瓷零件在陶瓷零件在发动发动机配气系机配气系统统的滑的滑动动件上有大量件上有大量应应用。用。这这些零件主要包括陶瓷些零件主要包括陶瓷摇摇臂触臂触头头、陶瓷气、陶瓷气门门挺柱、挺柱、陶瓷气陶瓷气门门等。等。67整理ppt陶瓷在内燃机配气系统上的应用陶瓷零件在发动机配气系统的滑动件5、陶瓷、陶瓷摇摇臂臂镶块镶块摇摇臂是臂是发动发动机配气机构的关机配气机