材料力学 课件 陶瓷材料.ppt

陶瓷材料 1.陶瓷的成分 2.陶瓷材料的特性 3.陶瓷材料的应用 4.陶瓷材料发展方向 石灰釉 石灰碱釉 高岭土 粘土 瓷石 瓷土 着色剂 青花料 高岭土陶瓷原料，是一种主要由高岭石组成的粘土。因首先发现于江西省景德镇东北的高岭村而得名。它的化学实验式为：Al203·2Si02·2H20，重量的百分比依次为：39.50%、46.54%、13.96%。纯净高岭土为致密或松疏的块状，外观呈白色、浅灰色。被其他杂质污染时，可呈黑褐、粉红、米黄色等，具有滑腻感，易用手捏成粉末，煅烧后颜色洁白，耐火度高，是一种优良的制瓷原料。 粘土陶瓷原料是一种含水铝硅酸盐矿物，由长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成。它是多种微细矿物的混合体，主要化学组成为二氧化硅、三氧化二铝和结晶水，同时含有少量碱金属、碱土金属氧化物和着色氧化物等。粘土具有独特的可塑性和结合性，其加水膨润后可捏练成泥团，塑造所需要的形状，经焙烧后变得坚硬致密。这种性能，构成了陶瓷制作的工艺基础。粘土是陶瓷生产的基础原料，在自然界中分布广泛，蕴藏量大，种类繁多，是一种宝贵的天然资源。 瓷石也是制作瓷器的原料，是一种由石英、绢云母组成，并有若干长石，高岭土等的岩石状矿物。呈致密块状，外观为白色、灰白色、黄白色、和灰绿色，有的呈玻璃光泽，有的呈土状光泽，断面常呈贝壳状，无明显纹理。瓷石本身含有构成瓷的多种成分，并具有制瓷工艺与烧成所需要的性能。我国很早就利用瓷石来制作瓷器，尢其是江西、湖南、福建等地的传统细瓷生产中，均以瓷石作为主要原料。 着色剂存在于陶瓷器的胎、釉之中，起呈色作用。陶瓷中常见的着色剂有计三氧化二铁、氧化铜、氧化钴、氧化锰、二氧化钛等，分别呈现红、绿、蓝、紫、黄等色。 陶瓷材料的特性 陶瓷 耐高温 抗腐蚀 抗冲击 高强度 绝缘 耐磨 (1) 、耐热性能优良特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关高温结构材料、高温电极材料等。 (2)、隔热性优良特种陶瓷可作为新高温隔热材料，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散热片。 (4) 、耐磨性优良硬质特种陶瓷用途广泛，目前工作主要集中在轴承、切削刀具方面。 (5)、高强度陶瓷可用于燃气轮机燃烧器、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，这方面应用引起人们极大关注。 各种不同性能的陶瓷的应用 陶瓷隔热墙 耐腐蚀陶瓷 陶瓷刀 　　 　　完全属于陶瓷产品，包括刀体和手柄，其特征在于刀体为氧化锆陶瓷刀体，手柄为陶瓷手柄，刀体和手柄由粘结固化剂粘接；刀体的末端最好设有插柄，手柄的一端对应设有与刀体插柄相适应的插孔，插柄插装在插孔内，增加连接强度。本实用新型全瓷刀，全瓷结构，耐磨损，不生锈，不与食物发生反应，能保持食品的原色、原味，健康环保，高雅美观，档次高，且卫生，易清洗，能够满足高档次生活的用刀要求。 　　但是陶瓷刀毕竟是属于高档次的消费品，在一般人看来是处不可及的。另外陶瓷刀的硬度很高，但却像玻璃一样易碎，因此在使用时要格外小心。它的锋利度也是钢刀的十倍以上，十分锋利。 新型陶瓷刀具材料具有其它刀具材料无法比拟的优势，其发展空问非常大。通过对陶瓷刀具材料组分、制备工艺与材料设计的研究，可以在保持高硬度、高耐磨性和红硬性的基础上，极大的提高刀具材料的韧性和抗冲击性能，制备符合现代切削技术使用要求的适宜材料。可以预料，随着各种新型陶瓷刀具材料的使用。必将促进高效机床及高速切削技术的发展，而高效机床及高速切削技术的推广与应用，又进一步推动新型陶瓷刀具材料的使用 陶瓷刀 硬质隔热陶瓷在发动机上的应用 新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。