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工业陶瓷材料的发展与应用

返回 发布日期: 2022.03.26

本文来源: 荣跃 责任编辑:
【文章导读】工业陶瓷是根据所要求的产品性能,通过严格的成分和生产工艺控制而制造出来的高性能材料,主要用于高温和腐蚀介质环境,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。工业陶瓷材料主要有两大领域:结构陶瓷和功能陶瓷。

工业陶瓷是根据所要求的产品性能,通过严格的成分和生产工艺控制而制造出来的高性能材料,主要用于高温和腐蚀介质环境,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。工业陶瓷材料主要有两大领域:结构陶瓷和功能陶瓷。

一、结构陶瓷

同金属材料相比,工业陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小( 约为金属的1/3) ,因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合,如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类:氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷

主要包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷。氧化铝陶瓷和氧化陶瓷主要应用于 工业陶瓷刀、工业陶瓷棒、工业陶瓷板、工业陶瓷片、工业陶瓷管、工业陶瓷环、工业陶瓷泵、工业陶瓷轴、工业陶瓷柱塞、工业陶瓷喷嘴、工业陶瓷坩埚、工业陶瓷齿轮、工业陶瓷阀芯、工业陶瓷螺丝 等等。

2、非氧化物陶瓷

含硅的非氧化物陶瓷具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性,因此一直是陶瓷发动机的最重要材料,目前已经取代了许多超高合金钢部件。它在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比,其成本较高,但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多,并且刀具寿命长、允许切削速度高,因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无润滑陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。

二、功能陶瓷

功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷,已经具有极高的产业化程度。下面简介几类主要功能陶瓷的性能。

工业陶瓷材料具有非常广泛的导电区间,从绝缘体到半导体、超导体。大多数陶瓷具有优异的电绝缘性,因而被广泛用于电绝缘体。半导体分为电子型和离子型半导体,以晶体管集成电路为代表的是电子型半导体。离子型半导体主要产品有氧传感器( 主要用来测定发动机的燃烧效率或钢水中氧浓度) 、氧泵 (从空气中获得纯氧 ) 和燃料电池。典型的陶瓷超导体为钇一钡一铜一氧系列材料,已经在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。

大多数工业陶瓷具有优异的介电性能,表现在其较高的介电常数和低介电损耗。介电陶瓷的主要应用之一是陶瓷电容器。压电陶瓷用途极其广泛,产品有压力传感元件、超声波发生器等。

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