第三节《玻璃、陶瓷和水泥》扩展

高中化学新人教版选修一《化学与生活》第三节《玻璃、陶瓷和水泥》第三章探索生活材料第一课时陶瓷s流程陶瓷传统陶瓷新型陶瓷传统陶瓷概述:我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。传统陶瓷思考题我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？“陶都”之称的地方在哪里？江西景德镇江苏宜兴传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。传统陶瓷传统陶瓷手工制造陶瓷的过程主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。生活中的陶瓷用品彩釉

又称釉上彩（如五彩、粉彩等），是在已烧成瓷的釉面上描绘纹样、填彩，再入红炉以低温烧烘的一种陶瓷上色技术，温度约700℃--800℃。此外，烧窑前即在坯体素胎上绘画，如青花、釉里红等，则称为釉里红，其特点是彩在高温釉下，永不褪色。新型陶瓷按化学组成分：1氧化铝陶瓷2氮化硅陶瓷3碳化硅陶瓷4氮化硼陶瓷5金属陶瓷氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分，含少量SiO2的陶瓷。Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工艺愈复杂，成本愈高。氧化铝陶瓷的强度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉强度可达250MPa；耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600℃下长期工作，在空气中的最高使用温度达1980℃；耐蚀性和绝缘性好；脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。氧化铝陶瓷主要用途主要用于制作内燃机火花塞，火箭、导弹的导流罩，石油化工泵的密封环，耐磨零件，如轴承、纺织机上的导纱器，合成纤维用的喷嘴等，作冶炼金属用的坩埚等。实例氧化铝陶瓷轴承硬度大：硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。耐磨性能极好：其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。重量轻：仅为钢铁的一半，可大大减轻设备负荷。氮化硅陶瓷以Si3N4为主要成分；按生产工艺不同，分为热压烧结氮化硅陶瓷和反应烧结氮化硅陶瓷；热压烧结氮化硅陶瓷以Si3N4粉为原料，加入少量添加剂，装入石墨模具中，在1600～1700℃高温和20～30MPa的高压下烧结成型，得到组织致密，气孔率接近0的氮化硅陶瓷。因受石墨模具所限制，只能加工形状简单的制品。反应烧结氮化硅陶瓷以硅粉或硅粉与Si3N4粉的混合料，压制成型后，放入渗氮炉中进行渗氮处理，直到所有的硅都形成氮化硅，得到尺寸相当精密的氮化硅制品。氮化硅陶瓷的性能特点硬度高，摩擦系数小（0.1～0.2），有自润滑性，是极优的耐磨材料；蠕变抗力高，热胀系数小，抗热振性能在陶瓷中是最好的；化学稳定性好，除氢氟酸外，能耐各种酸、王水和碱液的腐蚀，也能抗熔融金属的侵蚀；因氮化硅是共价键晶体，既无自由电子也无离子，具有优异的电绝缘性能。氮化硅陶瓷的主要用途反应烧结氮化硅陶瓷主要用于耐磨、耐高温，耐腐蚀，形状复杂且尺寸精度高的制品。如石油化工泵的密封环、高温轴承、热电偶套管、燃气轮机转子叶片等；热压烧结氮化硅陶瓷用于制造形状简单的耐磨、耐高温零件和工具。如切削刀具、转子发动机刮片、高温轴承等。碳化硅陶瓷主晶相SiC，有反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷；高温强度高，工作温度可达1600～1700℃1400℃时，抗弯强度为500～600MPa；有很好的导热性、热稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性，且耐辐射；是良好的高温结构材料，主要用于制作火箭喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管，燃气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。氮化硼陶瓷主晶相BN，共价晶体，晶体结构为六方结构，有白石墨之称；良好的耐热性和导热性，热导率与不锈钢相当，热胀系数比金属和其它陶瓷低得多，故抗热振性和热稳定性好；高温绝缘性好，2000℃仍是绝缘体，是理想的高温绝缘材料和散热材料；化学稳定性高，能抗Fe、Al、Ni等熔融金属的侵蚀；硬度较其它陶瓷低，可切削加工；有自润滑性，耐磨性好。氮化硼陶瓷的主要用途氮化硼陶瓷常用于制作热电偶套管，熔炼半导体、金属的坩埚和冶金用高温容器和管道，高温轴承，下班制品成型模，高温绝缘材料；因BN中含wB=43%，有很大的吸收中子的截面，可作核反应堆中吸收热中子的控制棒。金属陶瓷以金属氧化物或碳化物为主要成分，加入适量的金属粉末，通过粉末冶金的方法制成的，具有某些金属性质的陶瓷。金属陶瓷是金属切削刀具、模具和耐磨零件的重要材料。今后研究与开发的重点特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究；陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要基础，目前国外，尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视，其研究主要集中于碳化硅及氮化硅；多孔陶瓷由于具有特殊结构，所以引起了各界的重视；陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它