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高性能新型陶瓷材料的制备与研究

摘要：高性能陶瓷材料的使用温度一般为1400~1500℃，超高温的材料能够

达到1800℃以上，主要包含过渡金属的硼化物、碳化物以及石墨、氮化硼等。高

温陶瓷材料主要的优势是熔点较高，具备超高温耐腐蚀性及超高温稳定性，在国

防、航天以及容器保护中应用广泛。目前加强了对Si—B—C—N超高温陶瓷材料

的研究，主要应用于超高温涂层材料，制备工艺主要是有机前驱体法，但是因为

对超高温稳定机理的理解还需要进一步的加深和研究，其操作严格、成本较高。

因此，加强对新的制备工艺技术的研究，深入探讨超高温稳定化机理将成为未来

研究的重要方向和内容。基于此，对高性能新型陶瓷材料的制备与研究进行研究，

以供参考。

关键词：高性能新型陶瓷材料；制备工艺

引言

从1962年R.L.Coble首先研究并成功生产了高性能的氧化铝复合陶瓷开始，

就为复合陶瓷技术开拓了崭新的应用领域。该类材料不但具备较高的性能，而且

耐腐蚀，可在高温高压下正常工作，还拥有其他金属材料所无可比拟的特性，如

硬度较高、介电性能优异、低电导率、高温导性好等，从而逐步在照明科技、光

学、特种仪表制作、无线电子科技和高温科技等领域得到越来越深入的运用。

1高性能陶瓷材料应用前景

陶瓷材料是新材料中的重要分支，在能源、机械、冶金、汽车以及石油化工

等各个行业发挥着重要作用，成为工业技术发展中不可或缺的关键材料。随着社

会经济市场的快速发展和国民经济水平的不断提升，工业企业的技术水平也在不

断发展和提升，各个行业都迫切的需要大量的高性能陶瓷材料，因此市场前景较

为广阔。陶瓷材料一般情况下分为结构陶瓷、功能陶瓷，有的还分为陶瓷涂层以

及陶瓷复合材料等。目前使用较为广泛的主要是以结构陶瓷和功能陶瓷为主，其

中结构陶瓷的优势是耐磨性较强、强度较高，在热机部件、耐磨部件等领域中具

有较为广泛的应用。陶瓷材料在多个领域中都得到了广泛应用，尤其是在高新技

术领域，陶瓷材料在其中发挥着非常关键的作用。除了上述特点，功能陶瓷还被

广泛应用在航空航天、建筑化工等领域，是化工企业主要的四大类材料之一。作

为高性能陶瓷的基础材料，陶瓷粉料也是其重要的组成部分，在特种陶瓷中有着

重要作用和价值。

2高性能陶瓷的制备工艺

2.1粉料制备要求

高性能陶瓷的原材粉通常具备以下四大特点：（1）具备极高的纯净和分散

性；（2）具备更多的陶瓷烧结活性；（3）粒子相对均匀并成球状；（4）不会

聚合，随着时间的延长也不会产生新相。

2.2粉料制备方式

制作内粉的方法对瓷器的热透光性有着重要的影响。用金属氧化物或球磨方

法制取内粉，粉料生产的细度无法获得很稳定；固相法反应时，内粉的活性下降、

细粒度粗大；即便用热压法烧结也无法产生较大密度的瓷器，而且瓷器的物理化

学组成和一致性也较差。而物理化学工艺技术制取内粉的显著特点是，可得到的

纯净度一致、细粒度大的超微粉，但制备温度要求却明显降低。

3成型技术

3.1干压成型

干压成型的实质意义就是在外力影响下，通过内摩擦力牢固地将各粒子紧密

联系在一起，并保持相应的形态。经过实践证明，压坯的特性与施压方法、施压

速度和保持时限等有很密切的关系。因此干压成型有工序简化、作业简便、生产

周期短、见效快、易于实现自动化制造等优势。而且制得的压坯密度大、尺度准

确、内收面积小、机器硬度高、热电性能好。

3.2等静压成型

等静水压力成形具有如下优点：（1）能够制造形状复杂、大型或细长的产

品，并且成形质量较高；（2）成形压力大，并且加压作用效果好；（3）压坯密

度高而均匀，烧成后收缩较小，不易变质；（4）模具制造较简单、寿命长、生

产成本较低廉；（5）可以少用或不用粘贴剂。

4陶瓷材料的制备方法

4.1溶胶-凝胶工艺

溶胶凝胶工艺以无机盐或金属醇盐作为前驱体，将其溶于溶剂，前驱体放入

后，溶剂与溶液发生水解反应，反应后生成物中的溶胶是由几个纳米的粒子集聚

形成的，工艺中实现可控多孔结构的原理是凝胶过程中胶粒的堆积和热处理后可

以留下不同程度的细小气孔。按此方法制得的孔径大小为纳米级而且分布均匀，

可用来制备复合膜和微孔薄膜材料，因此成为无机分离膜行业最为广泛关注的领

域。溶胶凝胶工艺与其他工艺相比，优点是可以通过调整酸碱度来调整孔径的大

小和材料的比表面积，该方法被认为是将来的一种主流制备工艺。但该方法也会

有其缺点，前驱体组元体系必须是能发生水