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特种陶瓷最新发展动向
2016-08-26 12:26:40 作者:本网整理 来源:网络

氧化铝陶瓷耐磨陶瓷柱

 

  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,特种陶瓷在陶瓷坯料中加入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。


 
特种陶瓷现处于的重要地位:


  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。


 
特种陶瓷发展新动向:


  A.特种陶瓷在技术上的新发展:


  (1)特种陶瓷在粉末制备方面,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,特种陶瓷还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4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石,其效率比普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。


  (2)特种陶瓷在成型方面: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发展。


  特种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特种陶瓷生坯的过程。特种陶瓷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。


  (3)特种陶瓷烧结方面: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发展,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。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、反应烧结法、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,选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。


  B.特种陶瓷在应用上的新发展:


  (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、高温反应容器、核反应堆等;


  (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,如今的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面;


  (5)高强度的特种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。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)特种陶瓷中具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目,国外正在加紧研究;


  (7)特种陶瓷中生物陶瓷方面正在进行将氧化铝、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)特种陶瓷中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;


  特种陶瓷制品生产在中国历史悠久,经过长期的发展,制造工艺得到不断发展。特别是近二十年来,特种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,并随着社会的发展和生活水平的提高,将在生活中的应用范围越来越广。

 

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