新材料概论课件ppt 第2章 高性能结构材料

第2章高性能结构材料辽宁石油化工大学机械工程学院金属材料工程系连景宝主要内容2.2新型无机非金属结构材料

2.1新型金属结构材料

CompanyLogo第2章高性能结构材料结构材料（了解）1定义（了解）：以力学性能为基础，制造受力构件所用的材料。结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗腐蚀性等。CompanyLogo2地位（了解）：结构材料是需求量大、应用面广的基础材料，在航空航天、国防军工、机械制造、交通运输、建筑等各个行业领域应用十分广泛，在国民经济建设和人们生活水平中占有举足轻重的地位。同时结构材料的生产本身又构成一个国家的支柱产业，其发展和应用水平在一定程度上体现该国的科学技术进步程度。CompanyLogo波音客机CompanyLogo2.1新型金属结构材料金属材料定义（了解）：由金属元素或以金属元素为主形成的具有金属特性的材料。（纯金属、合金以及金属间化合物等）。金属材料分类（了解）：黑色金属和有色金属CompanyLogo2.1新型金属结构材料铁、铬、锰及其合金称为黑色金属，其中以铁为基础的合金，如钢和铸铁是最重要的黑色金属材料。黑色金属以外的其他金属材料称为有色金属材料，如铝、铜、钛及合金等。汽缸头纯铜管钛合金制自行车CompanyLogo2.1新型金属结构材料用途分类（了解）：金属结构材料和金属功能材料。金属材料地位（了解）：现代化工业的基础，各种机器、设备、运输工具、武器装备及日常生活用品都离不开金属材料。CompanyLogo2.1.1超级钢

超级钢的性能特点（1）超级钢定义（了解）：20世纪90年代末为更好地利用钢铁材料在使用上的优势，并进一步①改进传统材料在强度寿命上的不足，②减少材料消耗，③降低能源消耗而研制新一代钢铁材料。CompanyLogo2.1.1超级钢

超级钢的性能特点（2）超级钢满足以下条件：（掌握）①性价比高；②强韧性配合良好，强度高1倍或使用寿命高1倍；③符合可持续发展方针，即尽量降低能源、资源消耗，便于回收利用。CompanyLogo（3）超级钢具有以下3个特征（掌握）①超细晶粒组织②高洁净度③高均匀性CompanyLogo（4）超级钢生产中的3个关键技术（掌握）①高洁净技术②高均匀性技术③超细晶技术CompanyLogo①高洁净技术（掌握）一、最大限度地去除钢中S、P、O、N、H等杂质元素含量；二、严格控制钢中夹杂物数量、成分、尺寸、形态及分布。目前工业生产中钢水的洁净度已从普通钢的S+P+O+H+N≤250x10-6降低到经济洁净钢的S+P+O+H+N≤120x10-6，国外一些先进钢厂对S+P+O+H+N的总量控制在50x10-6，达到超洁净钢的水平。CompanyLogo②高均匀技术（掌握）高均匀性是指成分、组织和性能高度均匀。要尽可能地减少钢在凝固过程中的偏析和争取获得全等轴的晶粒。CompanyLogo③超细晶技术（掌握）金属材料的强化方式：固溶强化析出强化位错强化细晶强化在这些强化方式中，细晶强化是唯一能够同时提高强度和韧性的有效方法。CompanyLogo3）超细晶技术（掌握）研究表明如果能够实现钢铁材料晶粒超细化，即从传统的几十μm细化到几μm，就不必使用合金元素，以简单的化学成分也能够得到高强度、高韧性的材料。超细晶理论和技术是发展超级钢的理论基础和关键技术。超细晶CompanyLogo

钢铁材料组织细化与控轧控冷技术的发展密切相关的。

①现行控轧控冷工艺是将含钛、铌等微量元素的低碳钢，在奥氏体再结晶区逐级变形，通过反复再结晶细化奥氏体晶粒，随后控制冷却细化铁素体晶粒；

②在奥氏体未再结晶区轧制时，获得热变形奥氏体，增加晶内形变带等相变形核部位，再结合轧后控冷和快冷促使铁素体的晶粒细化。实现方法CompanyLogo20世纪80年代，日本等国学者发现了形变诱导铁素体相变的现象，并在实验室实现了将铁素体晶粒细化到2-3μm。随后中国学者在内的一系列研究形成了“形变诱导铁素体相变”的理论和技术，使碳素钢和低合金钢的铁素体晶粒尺寸细化到几μm，实现了将这两类钢强度翻番的目标。如我国研制的超细晶普碳钢Q235钢筋的最小晶粒尺寸可以达到4μm以下，屈服强度可达460MPa以上。CompanyLogo采用不同于普通塑性加工法的强应变加工，也可使金属材料的晶粒细化到1μm。目前有高压扭转法、等通道角挤压法等特殊强应变加工法来达到晶粒细化的目的（适用于实验室条件）。CompanyLogo

超级钢国内外研究现状（了解）

（1）20世纪90年代中期，日本提出“超级钢”的概念，于1997年4月，正式启动STX-21(StructuralMaterialsXfor21Century)“超级钢材料计划”，目标是在十年内开发出强度相当于现有钢铁材料两倍的超级钢，用于道路、桥梁、高层建筑等基础设施用建材的更新换代。（2）世界钢铁协会组织35家北美、西欧钢厂和汽车厂开展“超级钢车身”项研究。（3）韩国、美国、欧盟也组织力量研发新一代钢铁材料。CompanyLogo

超级钢国内外研究现状1998年，我国启动了国家重大基础研究计划(973项目)，“新一代钢铁材料的重大基础研究”课题被列人首批启动项目。该课题的目标是在生产成本基本不增加的前提下将现有的碳素钢、低合金结构钢和合金结构钢的强度指标提高1倍，即分别达到400MPa,800MPa和1500MPa，并满足韧度和各种使用性能的要求。我国开发400MPa,800MPa超级钢，已投人生产和应用推广之中。CompanyLogo

超级钢的应用（了解）(1)应用于汽车制造业(2）应用于建筑业(3）应用于其他行业建筑构件钢桥梁CompanyLogo

超级钢的应用(1)应用于汽车制造业超级钢首先在汽车制造业找到了市场，超级钢汽车零部件可以减轻车身自重、减少油耗。CompanyLogo目前，我国宝钢、武钢、攀钢、本钢生产的超级钢板已供应一汽、东汽及其他汽车厂。上海宝钢生产的400MPa级超级钢用于一汽集团卡车底盘发动机前置横梁，吨钢成本较原来可节省200-300元。卡车纵梁是关键承重件，500MPa级超级钢在这方面的用经济效益更加明显。目前我国采用超级钢生产的汽车梁已装在10多万辆卡车上。鞍钢CompanyLogo(2）应用于建筑业在建筑行业中，应用超级钢替代传统II级钢筋具有良好前景，可以扭转我国混凝土用钢水平的落后局面。首钢生产的超级钢筋用于国家大剧院、北京西直门交通枢纽及朝阳中央商务区，并出口新加坡。黄河小浪底枢纽工程CompanyLogo(3）应用于其他行业-----造船用钢、桥梁用钢、容器用钢

2005年，宝钢梅山超级钢桥梁钢板、钢管研发成功，用壁厚6mm的超级钢钢管替代壁厚8mm的低合金钢管，抗撞击性能大大优于普通结构钢，直接应用于国家重点工程上海东海大桥，降低了大桥整体自重，经济社会效益相当可观。CompanyLogo2.1.2高温合金

高温合金的定义（掌握）和发展（1）定义：高温合金是铁、镍、钴为基体，能在600℃以上的高温及一定的应力下长期工作的一类合金材料。国产涡喷-7涡轮喷气发动机铸造一级涡轮盘飞机发动机叶片波音客机CompanyLogo（2）高温合金的性能特点CompanyLogo（3）高温合金的强化CompanyLogo高温合金的强化技术CompanyLogo（4）发展历程（了解）1）20世纪30年代后期，英、德、美等国就开始研究高温合金。第二次世界大战期间，为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进入了蓬勃发展时期。2）1939年英国Mond镍公司开发Nimonic合金系列高温合金。①80Ni-20Cr②Nimonic75（Ni-20Cr-0.4Ti）（γ′）③Nimonic80（Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al）④Nimonic80A⑤Nimonic90（B、Zr、Co和Mo）CompanyLogo3）1942年，HastelloyB镍基合金用于GE公司的BellP-59和I-40喷气发动机。4）1944年，西屋公司的YanKeel9A发动机则采用了钴基合金HS精密铸造叶片。美国的PW公司、GE公司和特殊金属公司，分别开发出waspall、M-252和Udmit500等合金，形成了Inconel、Mar-M和Udmit等牌号系列。5）20世纪40年代到50年代中期，主要通过合金成分的调整来提高合金的性能。出现了一大批如Mar-M200、IN100和B1900等高性能铸造合金。CompanyLogo6）20世纪60年代，定向凝固、单晶合金、粉末合金、机械合金化、陶瓷过滤、等温锻造等新型工艺的研究开发蓬勃发展，成为高温合金发展的主要推动力。7）中国从1956年开始试制高温合金，逐渐形成“GH”系列的变形高温合金和“K”系列的铸造高温合金。8）70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，研制出单晶叶片等高温合金部件，以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。CompanyLogo（4）高温合金的发展历程CompanyLogoCompanyLogo

高温合金的分类和牌号表示法

（1）分类（掌握）CompanyLogo1）按合金基体成分

①铁基高温合金：镍量高达25%-60%，又称铁镍基高温合金

②镍基高温合金

③钴基高温合金CompanyLogo①铁基高温合金

铁基高温合金是由奥氏体不锈钢发展而来的，在18-8型不锈钢中加钼、钨、铝、钛、铌等合金元素，使其在500-700℃温度下的持久强度提高。

镍能起稳定奥氏体的作用；铬用于提高合金的抗氧化性和抗燃气的腐蚀特性；钼和钨可强化晶界

铁基高温合金的组织不稳定，抗氧化性差，高温强度不够，仅可使用于800℃，但其成本低，可用于制作一些使用温度较低的航空发动机和工业燃气机上的涡轮盘、导向叶片、涡轮叶片、承力件以及紧固件等。CompanyLogo②镍基高温合金

镍基高温合金是以镍为基体，可在700-1000℃温度范围内使用的合金材料。镍基高温合金可溶解较多的合金元素，具有较好的组织稳定性，高温强度较高，更好的抗氧化性和抗腐蚀性能。现代喷气发动机中的涡轮叶片几乎全部采用镍基高温合金。CompanyLogo③钴基高温合金

钴基高温合金是指含有Co量为40%-60%，工作温度可达到1100℃的奥氏体高温合金。

适合于制作航空发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导向叶片以及柴油机的喷嘴等。CompanyLogo2）按成型方式（掌握）：①变形高温合金饼材、棒材、板材、环形件、管材、带材、丝材②铸造高温合金普通精密铸造合金、定向凝固合金、单晶合金③粉末高温合金普通粉末冶金高温合金、氧化物弥散强化高温合金CompanyLogo（3）牌号表示法

1）国外高温合金牌号表示法（了解）按各开发生产厂家的注册商标命名，合金牌号和相应注册厂家如下：

CMSXCannon-MuskegonCorporation（佳能-穆斯克贡公司）

Discaloy

WestringhouseCorporation（西屋公司）

GatorizeUnitedAircraftCompany（联合航空公司）

HaynesHaynes

StelliteCompany（汉音斯斯泰特公司）

HastelloyCabotCorporation（钴业公司）

IncoloyIncoAlloysInternational，Inc（国际因科合金公司）

InconelIncoAlloysInternational，Inc（国际因科合金公司）CompanyLogoMAr-MMartinMariettaCorporation（马丁马丽塔公司）MultiphaseStandardPressedSteelCo（标准压制钢公司）

Nimonic

MondNickelCompany（蒙特镍公司）

ReneGeneralElectricCompany（通用电气公司）

REPWhittakerCorporation（惠特克公司）

UdmitSpecialMetal，Inc（特殊金属公司）

UnitempUniversal-CyclopsSteelCorporation（宇宙-独眼巨人钢公司）

VitalliumHowmetCorporation（豪梅特公司）

WaspaloyPratt&WhitneyCompany（普拉特-惠脱尼公司）CompanyLogo2）我国高温合金的牌号表示法（掌握）我国高温合金牌号的命名考虑到合金成形方式、强化类型与基体组元，采用汉语拼音字母符号作前缀。

CompanyLogo①变形高温合金以“GH”表示“G”、“H”分别为“高”、“合”汉语拼音的第一个字母，后接4位阿拉伯数字。“GH”后的第一位数字表示分类号，1和2表示铁基或铁镍基高温合金，3和4表示镍基高温合金，5和6表示钴基高温合金。其中单数1，3，5为固溶强化型高温合金，双数2，4，6为时效沉淀强化型高温合金。“GH”后面的第2，3，4位数字则表示合金的编号。如GH4169表明时效沉淀强化型镍基高温合金，合金编号为169。

CompanyLogo②铸造高温合金

用“K”作前缀，后接3位阿拉伯数字，“K”后第一位数字表示分类号，其含义与变形高温合金相同，第2，3位表示合金编号，如K418，为时效沉淀强化型镍基铸造高温合金，合金编号为18。

③粉末高温合金

以“FGH”前缀后跟阿拉伯数字表示，FGH95，FGH96，FGH97等。

④焊接高温合金丝牌号以“HGH”后跟阿拉伯数字表示。CompanyLogo

高温合金的生产工艺流程CompanyLogoCompanyLogo（1）高温合金的熔炼工艺为了使高温合金具有耐高温、抗腐蚀性能，必须保证其具有一定的化学成分、纯净度及合适的组织结构，而合金的成分及纯净度取决于熔炼技术。

高温合金的冶炼（掌握）CompanyLogo①不含或少含铝、钛的高温合金，一般采用电弧炉或非真空感应炉冶炼。②含铝、钛高的高温合金如在大气中熔炼时，元素烧损不易控制，气体和夹杂物进入较多，所以应采用真空冶炼。③采用冶炼和二次重熔相结合的双联工艺。CompanyLogo（2）高温合金化学成分特点：①合金比高②含有大量的W、Mo、Nb、Cr等密度大的元素③易氧化的元素Al、Ti、B、Ce等因此需采用真空冶炼方法，真空下熔化的合金料避免了大气的氧化和污染，合金料中Pb、Bi、Sn、Sb等有害元素因真空蒸发而减少，合金成分能准确控制。CompanyLogo（3）高温合金冶炼设备电弧炉（真空电弧炉）感应炉（真空感应炉）电渣炉真空自耗炉CompanyLogo电弧炉熔炼电弧炉示意图CompanyLogo真空电弧炉示意图CompanyLogo感应炉熔炼（1）感应炉熔炼特点（掌握）①冶炼过程中，不会增碳，冶炼含碳量很低合金；②熔炼出的合金气体含量低；③电磁搅拌作用，化学成分和温度均匀；④单位质量金属液面面积较电弧炉小，而且没有电弧的局部高温区，减少Al、Ti等易氧化元素烧损；⑤由于炉渣不能被感应加热，炉渣温度低，不利于脱硫、脱氧等冶金反应进行。CompanyLogo感应炉熔炼（2）熔炼工艺感应炉熔炼过程包括装料、熔化、精炼和出钢浇注等环节。CompanyLogo电渣重熔作为一种新的冶炼方法，20世纪60年代获得了迅速发展。电渣重熔20吨恒熔速保护气氛电渣炉电渣重熔炉加压电渣炉设备CompanyLogo电渣熔铸巨型板坯20吨电渣钢锭电渣熔炼示意图CompanyLogo（1）电渣重熔优点（掌握）

①金属材料能被熔渣有效的精炼，气体、杂质、非金属夹杂物被大量去除，可得到较高纯度的钢锭；

②在电渣重熔过程中，始终有渣液保护，使金属不与空气直接接触，合金元素烧损低，成分容易控制；

③避免了冶炼和浇注过程中耐火材料的污染；

CompanyLogo④熔化金属快速轴向结晶，使锭子组织致密，缩孔较小，没有疏松及皮下气泡等缺陷，提高了热加工塑性；

⑤钢锭表面有渣皮保护，热加工时不需要扒皮，提高了金属收的率；

⑥设备简单，易于操作。高氮钢电渣锭横断面和纵剖面的低倍组织CompanyLogo（2）电渣重熔设备

高温合金的电渣重熔多采用单相单极水冷结晶器电渣炉、结晶器最大直径可达直径610mm，重熔锭最大可达3t。CompanyLogo（3）工艺参数的选择电渣重熔的工艺参数主要包括①渣系②渣池深度③工作电流④工作电压⑤结晶器直径和金属自耗电极直径CompanyLogo①高温合金常用的渣系组元有CaF2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2等。②渣量的多少决定了渣池的深度。实践证明，比较合适的渣池深度h=（1/2-1/3）D；渣量：A=π/4D2hγ渣式中：D为结晶器平均直径；γ渣为渣密度（一般γ渣=2400-2500kg/m3）

CompanyLogo高温合金电渣重熔常用渣系

渣系成分（质量分数）（%）熔点（℃）CaF2CaOMgOAl2O317000301320-134028000201320-1340360200201240-1260470150151240-12605840719128067701261250CompanyLogo③工作电流：I=π/4d2i式中：d为电极直径，mm；i为电流密度，A/mm2根据经验，一般电流密度i=56/d-0.05④工作电压：U=（aD1/2+b）式中：D为结晶器直径；a与渣系有关的常数，高温合金常用渣系的a≈3；b与d/D有关的常数，当d/D为0.4、0.5、0.6时，b相应为4、2、0。CompanyLogo结晶器直径金属电极直径结晶器直径金属电极直径φ180φ75φ420φ180φ255φ95φ480φ250φ285φ130φ550φ250φ360φ180φ610φ330圆形结晶器：电极直径=（0.4-0.6）×结晶器直径

结晶器直径和金属电极直径关系⑤结晶器直径和金属电极直径结晶器CompanyLogo真空感应炉熔炼（1）概述真空感应炉是真空熔炼的主要设备。工业用真空感应炉最早出现于19世纪20年代，当时主要用于高铬钢和电工软磁合金生产。二战期间，航空喷气发动机对高温合金材料的需要以及高能真空泵的出现，真空感应炉的生产得到了飞速发展。1958年，1t的真空感应炉投产；1961年，5t的真空感应炉投产；现在，容量60t的真空感应炉已经投产。

CompanyLogo多功能真空感应炉现场图

CompanyLogo（2）真空感应炉熔炼特点①没有空气和炉渣的污染，冶炼的合金纯净；②真空冶炼，创造了良好的去气条件，熔炼合金气体含量低；③真空下，金属不易氧化，可精确地控制合金的化学成分；④原材料带入的低熔点有害杂质如Pb，Sn，Bi，Sb，As等，在真空下可蒸发去除一部分，使材料得到提纯；CompanyLogo（2）真空感应炉熔炼特点⑤真空条件下，碳具有很强的脱氧能力，其脱氧产物CO不断地被抽出炉外，没有采用金属脱氧剂所带来的脱氧产物；⑥炉内的气氛及气压可选择控制；⑦感应搅拌使熔体成分均匀，加速熔体表面的反应，缩短熔炼周期。CompanyLogo⑧不足之处：a仍然存在着熔体与坩埚耐火材料反应，玷污熔体；b合金结晶组织晶粒粗大，不均匀，缩孔大，凝固偏析严重。

CompanyLogo真空自耗熔炼CompanyLogo高温合金真空自耗重熔是将一次单炼的电极作为负极置于真空系统中，水冷结晶器作为正极，通以低压直流电，利用电弧放出的热量使电极熔化，达到进一步精炼的目的。

在电极熔化的同时，金属液在水冷结晶器内结晶，成为重熔的钢锭。

重熔金属的纯度和钢锭的结晶组织，基本上与电渣重熔工艺相同，但真空自耗重熔的去气条件好一些，含铝、钛合金的成分均匀性容易保证。

CompanyLogo（1）高温合金铸态偏析合金化程度提高→铸态组织不均匀→偏析严重→有害相析出→影响合金的开坯与锻造加工。

高温合金的加工

（2）高温合金的锻轧铸生产固溶强化型合金和含铝、钛低（铝和钛的总量约小于4.5％）的合金锭可采用锻造开坯；含铝、钛高的合金一般要采用挤压或轧制开坯，然后热轧成材，有些产品需进一步冷轧或冷拔。直径较大的合金锭或饼材需用水压机或快锻液压机锻造。CompanyLogo

高温合金的热处理

高温合金的性能主要决定于它的化学组成与组织结构。当合金的成分一定时，影响合金组织的主要因素有冶炼、铸造、塑性变形和热处理等工艺。其中热处理工艺对合金组织的影响更为敏感。高温合金的热处理通常分为固溶处理中间处理时效处理CompanyLogo

高温合金的应用CompanyLogo高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。成品电渣熔铸导叶

成品电渣熔铸导叶

CompanyLogo

高温合金市场分析CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo

市场分析-中国高温合金市场状况CompanyLogo

应用分析-航空领域CompanyLogo应用分析-航空领域：中国大飞机项目扩大高温合金市场规模CompanyLogo应用分析-燃气轮机CompanyLogo应用分析-汽车领域CompanyLogo应用分析-原子能工业CompanyLogo0国外高温合金主要企业CompanyLogo1国内主要生产厂商CompanyLogo2国内高温合金产业结构图CompanyLogo3国内高温合金产业状况CompanyLogo4高温合金主要厂家的业务简介CompanyLogo5钢研高纳和抚顺特钢CompanyLogo2.3新型无机非金属结构材料2.3.1无机非金属材料概述

无机非金属材料定义：从广义上讲：包含一切天然及合成的无机非金属固体材料，如耐火材料、玻璃、水泥、石墨、天然石材、陶瓷等。从狭义上讲：用天然或人工合成的粉体为原料，经成形和高温烧结制成的无机非金属材料制品。CompanyLogo硅砖镁砖高铝砖耐火材料制品CompanyLogo导电玻璃玻璃幕墙玻璃制品石英玻璃CompanyLogoCompanyLogo金刚石玻璃刀金刚石钻头人造金刚石锯片金刚石制品CompanyLogo水晶CompanyLogo陶瓷材料制品CompanyLogo陶瓷的发展CompanyLogo

无机非金属材料的结构、组织和基本性能

1结构特点无机非金属材料通常是金属与非金属元素组成的化合物，以离子键和共价键为主要结合键。通过改变晶体结构的晶型变化可以改变其性能，如“六方氮化硼为松散的绝缘材料，立方结构是超硬材料”。共价键离子键CompanyLogo2显微组织1）晶相：是无机非金属材料中主要的组成相，决定陶瓷材料物理化学性质的主要是晶相。硅酸盐、氧化物和非氧化物。2）玻璃相：低熔点非晶态物质。玻璃相的作用是充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密度、降低烧结温度和抑制晶粒长大。3）气相：气孔是在工艺过程中形成并保留下来的。陶瓷显微组织示意图CompanyLogo3基本性能

（1）结合键主要为离子键和共价键，无机非金属材料具有高的化学稳定性，耐高温、耐腐蚀、高强度等基本属性。（2）无机非金属材料的弹性模量是各类材料中最高的。（3）脆性材料，冲击韧性极低，抗拉强度远低于抗压强度。（4）硬度高，耐磨，尤其是高温硬度高。（5）熔点高，高温强度好，耐腐蚀，高温抗氧化性好，抗熔融金属侵蚀性高。（6）导电能力在很大范围内变化。CompanyLogo主要缺点：性脆、加工性能差、可靠性差、塑性韧性比金属差得多，对缺陷很敏感，强度可靠性差。脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹韧性陶瓷硬度压痕CompanyLogo

无机非金属材料制备工艺粉体制备

混合

成型

烧结

后加工

制品陶瓷制造过程示意图CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo混合陶瓷粉体一般不具有可塑性，成型时应加入成型剂，以提高粉料的成形能力、粘接强度；减少摩擦，改善坯块的密度分布。对成型剂的要求：①具有良好的可塑性；②较强的粘结能力；③不与粉末发生化学反应；④烧结时能烧掉，对产品无有害影响。CompanyLogoCompanyLogo

定义：将坯料加工成具有一定形状和尺寸的半成品的过程。2种常用的成型方法模压成型冷等静压成型成型CompanyLogo①原理及工艺过程通过模冲对装在钢模内的粉末施加压力，压制成一定尺寸和形状的压坯。卸压后，坯块从阴模中脱出。在压制过程中，粉末颗粒之间，粉末与模冲、模壁之间存在摩擦，使压制压力受到损失，造成压力的不均匀性，使得压坯的密度和强度沿压力方向亦造成不均匀性。干压成型CompanyLogo粉料中加润滑剂，如油酸，可降低摩擦，改善密度和强度不均匀性。②特点及应用模压成型过程简单，生产量大，便于机械化。适于成型形状简单、小型的坯体。CompanyLogo1000吨液压成型机③成型设备CompanyLogo①原理及工艺过程等静压成型是利用高压泵把传递压力的介质(液体或气体)压入钢制的高压密封容器内，使弹性模套(软模，一般为橡胶袋)内的粉料在各个方向上同时受到介质传递的均衡压力，从而获得密度分布均匀和强度较好的压坯，卸压后，即可取出压坯。此法也称胶袋成形法。冷等静压成型CompanyLogo等静压成型与模压成型的主要差别在于：压力是由各个侧面同时进行的，有利于把粉料压实到相当的密度。由于粉料内部和外部介质的压强相等，粉料中的空气无法排除，因此要排除装模后粉料中的少量空气。等静压成型CompanyLogo

②特点可以成型复杂形状和尺寸大的制品（如凹形、空心件等）；摩擦、磨损小,成型压力小；密度均匀,可获得完全致密的材料。缺点：产品的尺寸不易精确；表面不光滑，生产率低，模具寿命短。

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③应用此法首先应用于钨、钼条料的成型，现还用于成型火花塞的绝缘子、压电陶瓷、及超大型绝缘电瓷等复杂、大型制品。

CompanyLogo（1）挤压成形（Extruding）将真空炼制的泥料，放入挤压机内，通过挤压机的活塞的挤压，经机嘴出来达到要求的形状。该方法设备投资大，金属压模嘴制造较难，成本高，但工艺简单，压坯密度均匀，适宜大批量生产管材、棒材、断面形状规则的产品。塑性成型CompanyLogo（2）注射成型

①原理及工艺过程将粉末和有机粘合剂混合后，用注射成机把混合料在130~300℃温度下注射入金属模内，冷却后粘结剂固化，取出坯件，经脱脂就可以按常规工艺烧结。②特点及应用可以成形形状复杂的制品及薄壁制品（0.6mm）；毛坯尺寸和烧结后实际尺寸的精确度高（△=1%以内）；周期短（10~90s）、工艺简单、成本低、压坯密度均匀；脱脂时间长（72~96h），模具制造成本高、设计难、设备投资大。CompanyLogo（3）热压铸成型热压注浆成型（HotInjectionMoulding）是利用石蜡的热流动性与坯料配合，使用金属模具在压力下成型的方法。1）蜡浆料的制备合格的蜡浆应该具有稳定性和可注性，且收缩率要小（1%）。2）热压注3）高温排蜡CompanyLogo热压铸机结构示意图1压缩空气2压紧装置3工作台4盛浆桶5恒温槽6压缩空气7供料管8加热元件9铸模10铸件CompanyLogo③特点及应用

热压注成型的尺寸较精确、光洁度较高、结构紧密。适用于电子陶瓷、金属陶瓷、铁氧体等陶瓷的成型。CompanyLogo轧膜成型原理轧膜成型是将泥料拌以一定量的有机粘结剂，置于两轧辊之间进行轧制，通过调节辊距和多次轧制，最后达到要求的厚度。

这是新发展起来的一种可塑成形方法，适宜生产1mm以下的薄片状制品。（4）轧膜成型（RollForming）CompanyLogo浆料成型（1）注浆成型①原理注浆成型是将陶瓷粉体用水（或甘油、酒精等液体）制成带有流动性的泥浆，将泥浆注入具有所需形状的、多孔质的石膏模型内，待具有吸水性的多孔石膏模吸收掉泥浆中的水分（或液体）使粉料变成致密、形状与模具形面相应的注件后，拆开模具就可取出注件。

CompanyLogo②注浆方法1）空心注浆（SlushCasting）2）实心注浆（solidcasting）a)b)c)空心注浆法示意图实心注浆法示意图CompanyLogo（2）流延成型（Doctor-BladeCastingProcess）流延法成型是将超细粉末与粘结剂、塑化剂、分散剂等配合，搅拌均匀得到可以流动的粘稠状浆料，经过流延机加料嘴不断地向转动的传送带上流出，用刮刀控制厚度，经红外线加热干燥后得到一层薄膜。适于制造薄膜厚度0.05mm以下的小体积、大容量的电子器件。

流延法示意图CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo烧结1）定义烧结是把粉末坯块加热到低于其基本组元的熔点温度以下进行保温，然后冷却到室温的热处理工艺。2）原理粉末压坯的表面积大，表面能高，表面与内部的各种缺陷多，处于不稳定状态。在烧结过程中，高温坯料颗粒之间易于发生扩散、熔焊、化合、溶解和再结晶等物理化学过程，使分散的坯料颗粒（多孔体）结合成为一个稳定、坚实的结晶体即烧结体（致密体），最终获得所需要的性能。CompanyLogo3）分类①固相烧结烧结过程中各组元均不形成液相。②液相烧结烧结过程中部分组元形成液相。4）工艺烧结温度与保温时间（SoakingTime）的确定烧结温度(TS)和熔融温度(TM)的关系有一定规律：金属粉末：TS≈(0.3-0.4)TM硅酸盐：TS≈(0.8-0.9)TM

烧结保温时间与烧结温度有关。通常，烧结温度较高时，保温时间较短；烧结温度较低时，保温时间要长。CompanyLogo5）烧结气氛的选择

①空气中烧结②气体保护烧结

③真空烧结6）升温和冷却速度的确定升温和降温时间由制品尺寸和性能要求而定。

CompanyLogo①常压烧结②热压烧结③热等静压烧结④SPS烧结⑤真空烧结⑥气氛烧结7）烧结工艺CompanyLogo

①原理常压烧结即一般烧结法，它是指在通常的大气条件下（无特殊气氛、常压）的烧结。②特点

优点：工艺简单，成本低，是使用最早和最普遍的一种烧结方法。缺点：制品密度、强度低，收缩大，尺寸精度差。③应用广泛用于陶瓷器、耐火材料的烧结，也用于氧化铝、铁氧体等特种陶瓷制品的生产。常压烧结CompanyLogo常压烧结设备CompanyLogo管式电阻炉实物图（a）和炉体结构示意图（b）

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箱式电阻炉实物图（a）和炉体结构示意图（b）

常见硅钼棒形状CompanyLogo热压烧结（hotpressing）是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时间更短。热压技术已有70年历史，最早用于碳化钨和钨粉致密件的制备。热压烧结CompanyLogo热压模具的选择热压模具可选用：①高速钢及其它耐热工具钢，但使用温度在800℃以下。②当温度高(1500-2000℃)时，应采用石墨材料，但承压能力又降低到700Kg/cm2

以下。

CompanyLogo热压装备用的模具材料中，石墨得到了最广泛的应用（掌握）①石墨的价格不太贵，易于机械加工，在较大的温度范围内具有较低密度，电阻较低，热稳定性好和具有足够的机械强度，且能形成保护气氛。实际采用的石墨的抗压强度为35-45MPa。高强石墨可在压力达70MPa条件下应用。②局限性是它的机械强度较低以及能还原某些材料，尤其是氧化物。CompanyLogo

除石墨压模外，金属压模应用的最广泛，尤其是铜基合金压模。金属压模主要用来制造多晶光学材料，比如氟化镁、氧化镁和硒化铅。陶瓷压模很少使用，因为它们的热稳定性差、难以加工等。CompanyLogo优点：（1）所需的成型压力仅为冷压法的1/10。（2）降低烧结温度和缩短烧结时间，抑制了晶粒的长大。（3）易得到具有良好机械性能、电学性能的产品。（4）能生产尺寸较精确的产品。缺点：生产率低、成本高。热压烧结的优缺点CompanyLogo热等静压烧结（HotIsostaticPressing，简写为HIP）是将粉末压坯或装入包套的粉料装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧结成致密件。热等静压烧结直接HIP工艺流程图

后HIP工艺流程图CompanyLogo热等静压烧结基本原理：以气体作为压力介质，使材料（粉料、坯体或烧结体）在加热过程中经受各向均衡的压力，借助高温和高压的共同作用促进材料的致密化。

热等静压烧结CompanyLogo（1）陶瓷材料的致密化可以在比无压烧结或热压烧结低得多的温度下完成，可以有效地抑制材料在高温下发生很多不利的发应或变化；（2）能够在减少甚至无烧结添加剂的条件下，制备出微观结构均匀且几乎不含气孔的致密陶瓷烧结体；（3）可以减少乃至消除烧结体中的剩余气孔，愈合表面裂纹，从而提高陶瓷材料的密度、强度；（4）能够精确控制产品的尺寸与形状，而不必使用费用高的金刚石切割加工，理想条件下产品无形状改变。热等静压的优点CompanyLogo热等静压烧结应用

目前，热等静压烧结技术的主要应用有：①金属和陶瓷的固结②金刚石刀具的烧结③铸件质量的修复和改善④高性能磁性材料及靶材的致密化CompanyLogo放电等离子体烧结工艺（SparkPlasmaSintering，简写为SPS）是近年来发展起来的一种新型材料制备工艺方法。又被称为脉冲电流烧结。该技术的主要特点是利用体加热和表面活化，实现材料的超快速致密化烧结。

放电等离子体烧结CompanyLogo四个部分组成：真空烧结腔（图中6），加压系统（图中3），测温系统（图中7）和控制反馈系统。图中1石墨模具，2代表用于电流传导的石墨板，4石墨模具中的压头，5烧结样品。SPS烧结装置CompanyLogo123456脉冲电流发生器水冷真空室SPS加压装置SPS控制装置位移测量系统气氛控制系统水冷系统温度测量系统放电等离子烧结系统示意图1.上电极2.下电极3.粉末4.下压头5.下电极6.模具

CompanyLogo①烧结温度低（比HP和HIP低200-300℃）、烧结时间短（3-10min，而HP和HIP需要120-300min）、单件能耗低；②烧结机理特殊，赋予材料新的结构与性能；③烧结体密度高，晶粒细小，是一种近净成形技术；④操作简单，不像热等静压那样需要十分熟练的操作人员和特别的模套技术。放电等离子体烧结的优点CompanyLogo①可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤维增强陶瓷和金属间化合物等系列新型材料的烧结。②可应用于铍，硬质合金碳化物，氮化物，金刚石等的生产。SPS烧结的应用CompanyLogo真空烧结真空烧结实际上是低（减）压烧结，真空度越高，越接近中性气氛，即与材料不发生任何化学反应。真空度通常为10－2-l0－5毫米汞柱。真空烧结的主要优点（1）减少气氛中有害成分（H2O、O2、N2）对产品的脏化（2）真空是最理想的惰性气体，当不宜用其他还原性或惰性气体时(如活性金属烧结)，或者对容易出现脱碳、渗碳材料可采用真空烧结。（3）真空可改善液相烧结的湿润性，有利于收缩和改善合金的组织。（4）真空有助于Si、A1、Mg、Ca等杂质或其氧化物的排除，起到提纯材料的作用；（5）真空有利于排除吸附气体(孔隙中残留气体以及反应气体产物)，对促进烧结后期的收缩作用明显。CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo

对于在空气中很难烧结的制品（如非氧化物陶瓷），为了防止其氧化等，可采用气氛烧结。即在炉膛内通过一定气体，形成所要求的气氛，在此气氛下进行烧结。如Si3N4、SiC等就是在氮气及惰性气体中进行烧结的。Al2O3、BeO、MgO、ZrO2等作为透光材料时，需要在真空或氢气中进行气氛烧结。气氛烧结CompanyLogo新型陶瓷亦称特种陶瓷、精细陶瓷、先进陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等，是指用于各种现代工业和尖端科学技术领域的材料。根据其性能和用途分为结构陶瓷和功能陶瓷（掌握）。新型陶瓷2.3.2新型陶瓷材料CompanyLogo结构陶瓷是以强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的陶瓷材料，具有优良的力学性能（高强度、高硬度、耐磨损）、热学性能（抗热冲击、抗蠕变）和化学性能（抗氧化、抗腐蚀）。功能陶瓷则以声、光、电、磁、热等物理性能为特征的陶瓷材料。例如集成电路封装材料、敏感陶瓷（热敏、气敏、湿敏、压敏、色敏等），此外还有生物功能陶瓷等。CompanyLogo

新型陶瓷材料的特性与应用新型陶瓷：“采用高度精选或合成的原料，具有精确控制的化学组成、按照便于控制的制造技术加工的、便于进行结构设计，并且具有优异特性的陶瓷”。粘土CompanyLogo普通陶瓷与新型陶瓷的比较普通陶瓷优点：抗腐蚀、耐高温；缺点：质脆、经不起热冲击。正长石CompanyLogo

普通陶瓷又称传统陶瓷、粘土陶瓷。

普通陶瓷是用粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、长石(K2O·Al2O3·6SiO2，Na2O·Al2O3·6SiO2)和石英(SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。CompanyLogo新型陶瓷的性能特点（掌握）（1）熔点高、密度小。（2）化学稳定性好，抗腐蚀、抗氧化。（3）高强度、高刚度、高硬度、耐磨损。（4）具有一定的热强性。（5）绝缘性、压电性、半导体性、磁性等电磁特性。（6）生物适应性、催化等生物化学功能。（7）光学性能及其他一些特殊功能。（8）韧性、塑性很小，塑性变形能力差，脆性大。（9）加工成型性较差。CompanyLogo

新型陶瓷材料的分类

①氮化物陶瓷②碳化物陶瓷③氧化物陶瓷④硼化物陶瓷CompanyLogo①

氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷由Si3N4四面体组成的共价键固体，是高温结构陶瓷中最引人注目的一种材料。CompanyLogo氮化硅陶瓷的特性（了解）：①轻，密度3.19g/cm3；②硬，维氏硬度~19GPa；③高强度，弹性模量~300GPa；④高温蠕变小；抗氧化性好，可耐氧化到1400℃，实际实用温度达1200℃；⑤抗腐蚀性好，能耐大多数酸的侵蚀，但不能耐浓NaOH和HF的侵蚀；⑥摩擦系数小，与加油的金属表面相似。CompanyLogo氮化硅陶瓷烧结工艺CompanyLogoCompanyLogo氮化硅陶瓷主要生产厂家CompanyLogo氮化硅陶瓷的应用

氮化硅陶瓷具有优异的性能，已在许多工业领域获得广泛的应用，并有许多潜在的用途。CompanyLogoA．发动机部件氮化硅陶瓷近年来在日本生产的汽车上的应用已很普遍。陶瓷发动机CompanyLogo汽轮机转子涡轮转子CompanyLogoB.陶瓷轴承Si3N4轴承CompanyLogoB.陶瓷轴承CompanyLogoC．陶瓷刀具为了提高加工精度或提高机床的工作效率，节省能源，降低成本，新型刀具的研制一直受到工业的重视。刀具材料正在朝着高强度、高硬度、高韧性的方向发展。在国家“863”计划的支持下，我国研制出了一种高强度高韧性的氮化硅材料，并将其成功应用于切削刀具上。该种切削刀具耐崩刃性好，可用于广泛的粗加工切削；耐磨损性好，使用寿命长，能提高工效节约能源，是一种有前途的新型产品。CompanyLogoCompanyLogo赛隆陶瓷研究发现某些金属氧化物或氮化物可以进人Si3N4的晶格形成固溶体，由此形成了一个崭新的赛隆材料体系。该固溶体被称为“siliconaluminumoxynitride”，取其字头为“Sialon”,译音为“赛隆”或“塞龙”。赛隆陶瓷的化学式可表示为：Si6-xAlxN8-xOx，其中x为Al原子置换Si原子的数目。赛隆陶瓷具有诸多优良性能，如常温和高温强度很大、常温和高温化学稳定性优异、耐磨性很高、热膨胀系数低、抗热冲击性好、抗氧化性强、密度不大等。CompanyLogo赛隆陶瓷具有许多的优异性能，其应用范围比氮化物更广，在军事工业、航空航天工业、机械工业和电子工业等方面具有广泛的应用前景。(1)用作热机材料：用于汽车发动机的针阀和挺杆垫片。用赛隆陶瓷做成的挺杆，运行60000km，仅磨损0.75μm。(2）用作切削工具：赛隆陶瓷的红硬性比Co-WC合金和氧化铝高，当刀尖温度达到1000℃时，仍可进行高速切削。CompanyLogo(3)用作轴承等滑动及磨损件：(4）用作轧钢辊、有色合金冶炼成型材料：如挤压模内衬、拉拔芯棒、热电偶保护套管、坩埚、晶体生长器具等。（5）制作透明陶瓷：如高压钠灯灯管、高温红外测温仪窗口。（6）用作生物陶瓷，如人工关节等。CompanyLogo②碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是以SiC为主要成分的陶瓷。SiC陶瓷有很好的高温力学性能（高强度、抗蠕变、抗氧化），温度到1600℃时抗弯强度基本与室温相同，是高温燃气轮机重要的候选材料。特点：具有很好的稳定性，耐各种酸碱腐蚀、抗氧化性能优越，高硬度，莫式硬度高达9.2-9.5，仅次于金刚石、立方氮化硼等耐磨材料。CompanyLogoSiC在众多工业领域和高技术中得到了广泛应用常压烧结碳化硅SiC陶瓷件SiC轴承CompanyLogo

碳化硼（B4C）陶瓷是一种仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料。碳化硼具有超硬、高熔点（2450℃）、密度低（2.51g∕cm3）等一系列的优良物理、化学性能。

碳化硼陶瓷CompanyLogo目前国内外碳化硼粉末的工业制取方法主要有3种：①碳管炉碳热还原法采用碳管炉碳热还原法生产碳化硼粉，粉末能达到核级碳化硼粉末的技术标准。碳管炉碳热还原法生产碳化硼粉末生产工艺流程如下所示：硼酸+碳黑→混合→溶解→碳化→过筛→分析检测→产品（粉末）碳化硼粉末的合成CompanyLogo

按一定比例将硼酸和碳黑在混合器中均匀混合，然后在箱式电炉中焙解，目的是使硼酸脱水，有利于碳化进行。其基本反应为：2H3BO3＝B2O3＋3H2O↑碳化是在碳管炉中进行的，将焙解好的混合料放在碳管炉中，控制温度在2000℃以上进行碳化，基本反应为：2B2O3＋7C＝B4C＋6CO↑B2O3＋3CO＝2B＋3CO2↑4B＋C＝B4C过低的温度会使反应不完全，过高的温度会发生局部熔化或熔化。CompanyLogo②电弧炉碳热还原法电弧炉碳热还原法是制取廉价碳化硼粉的主要工业方法。但由于电弧的温度高，炉内温差大，在中心部分的温度可能超过B4C的熔点，使其发生分解，析出游离碳和其他高硼化合物。而远离中心的地方，温度偏低，反应进行不完全，残留的B2O3和C以游离碳和游离硼的形式存在于碳化硼粉中，所以电弧炉法制得的碳化硼粉一般含有较高的游离碳和游离硼。这种碳化硼粉主要用来作原料、磨料和制造砂轮。CompanyLogo③镁热法2B2O3＋Mg＋2C=B4C＋5MgO＋CO↑这是一个强烈的放热反应。镁热法虽可制得极细的碳化硼粉，但反应产物中残留的MgO必须有附加的工序洗去，但其极难彻底除去。CompanyLogo①常压烧结

②热压烧结③热等静压烧结④反应烧结⑤爆炸烧结碳化硼陶瓷的一般制备方法CompanyLogo①碳化硼作为结构材料的应用磨料，热挤压模、原子能发电厂冷却系统的轴颈轴承；喷砂嘴及高压喷水切割的喷嘴；连续铸模；另外碳化硼材料还可用作切削刀刃、研钵、捣锤等。碳化硼还可用作直升机轻质装甲；防弹背心等。碳化硼陶瓷的应用陶瓷装甲车CompanyLogo②碳化硼作为化学原料的应用碳化硼粉可用作钢或其他合金的硼化剂在钢表面渗硼，以生成硼化铁薄层，增强材料的强度和耐磨性。在还原－化合法制取硼化物粉末时，碳化硼作为硼源，可制得TiB2，ZrB2，CrB2等粉末，称为制取粉末的“碳化硼法”。碳化硼陶瓷的应用CompanyLogo③碳化硼的电性能应用碳化硼－石墨热电偶由石墨管、碳化硼棒以及两者之间的氮化硼衬套组成。在惰性气体和真空中，使用温度高达2200℃。在600～2200℃之间，电势差与温度线性关系良好。④碳化硼的核性能应用碳化硼的中子吸收截面高，吸收能谱宽，价格低，原料来源丰富，吸收中子后没有强的射线二次辐射，从而废料易于处理。因此碳化硼是一种重要的中子吸收材料。CompanyLogo③部分稳定的氧化锆陶瓷（PSZ）

纯氧化锆有三种晶型（掌握）m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃）t-ZrO2：四方晶系（1170～2370℃）c-ZrO2：立方晶系（2370～2715℃）氧化锆的晶型转变：立方相⇌四方相⇌单斜相。四方相转变为单斜相非常迅速，引起很大的体积变化，易使制品开裂。ZrO2CompanyLogo纯ZrO2在常温下以斜方相的形态存在。如果将Y2O3、MgO

、CaO和CeO2等氧化物稳定剂固溶于ZrO2晶体内，可以在常温下得到立方相和正方相。稳定剂的量较多时得到的全是立方相ZrO2，称为完全稳定氧化锆(fullystabilizedzirconia，FSZ)。稳定剂的量较少时得到的是正方相或立方相和正方相共存的复合体，称为部分稳定氧化锆(partiallystabilizedzirconia，PSZ)。PSZ陶瓷主要有Y2O3-PSZ、MgO-PSZ、CaO-PSZ和CeO2-PSZ等系列。CompanyLogo氧化锆陶瓷的应用①家庭、工业、医疗上用的剪刀等；陶瓷牙桩永不磨损的陶瓷刀具ZirconiaWatchComponentCompanyLogo②通信用光缆接口器光纤连接器用氧化锆陶瓷套筒CompanyLogo③拔丝模具、喷嘴、压辊等冶金工具ZrO2耐火件部分稳定氧化锆制品氧化锆拉线轮CompanyLogo④陶瓷轴承、密封环等CompanyLogo⑤球磨用的球氧化锆球阀⑥生物医学材料CompanyLogo氧化铝陶瓷材料概述

1931年，德国SiemensHalske

公司最初将氧化铝（alumina，Al2O3）陶瓷应用于火花塞材料，并获得了“SinterKorund”专利。近几十年来，氧化铝陶瓷制品得到了快速发展。用途广泛应用于各类高温、耐蚀和电气绝缘工程。如坩埚、热电偶保护套管、化工反应炉管等。机械工程中用作高速切削刀具、轴承、密封环、磨料、内燃机火花塞、拉丝模等。

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高纯度氧化铝陶瓷的物理和力学性能

物理和力学性能指标物理和力学性能指标密度（g/cm3）3.99线膨胀系数（0-1000℃）/K-18.8×10-6熔点（℃）2050热导率/W•m-1•K-19.5弹性模量（GPa）500固有体积阻抗（室温）＞1015弯曲强度（MPa）350介电损耗正切＜10×10-4莫氏硬度9

CompanyLogo氧化铝陶瓷转心球阀氧化铝陶瓷密封环氧化铝陶瓷坩埚氧化铝陶瓷被广泛用作耐火材料，如耐火砖、坩埚、热偶套管,淬火钢的切削刀具、金属拔丝模，内燃机的火花塞，火箭、导弹的导流罩及轴承等。

CompanyLogoAl2O3化工、耐磨陶瓷配件Al2O3密封、气动陶瓷配件95瓷纺织件99瓷纺织件氧化铝耐高温喷嘴CompanyLogo窑炉机压制品CompanyLogo高纯氧化铝透明陶瓷管CompanyLogo氧化铝光学陶瓷透明、耐高温高压钠灯灯管

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氧化铝生物陶瓷人造心瓣膜人造骨人造牙人造髋关节CompanyLogo人造宝石红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。CompanyLogo氧化铝的主要结晶形态有三种：α-Al2O3，γ-Al2O3，β-Al2O3，后两种晶态在1300℃的高温下几乎完全转变成α-Al2O3。①α-Al2O3：刚玉，是氧化铝结晶形态中最稳定者。②γ-Al2O3（η、γ、ξ）：γ-Al2O3、η-Al2O3是水铝矿及氢氧化铝矿等氧化铝水化物的脱水过程中生成的过渡氧化铝。ξ-Al2O3是γ-Al2O3结晶生成物。③β-Al2O3：其化学组成可以近似地用MeO.6Al2O和Me2O.11Al2O表示，其中MeO指CaO、BaO、SrO等碱土金属氧化物；Me2O指Na2O、K2O或Li2O等碱金属氧化物。严格地说，β-Al2O3不属于氧化铝，只是一类Al2O3含量很高的多铝酸盐化合物，可作为快离子导体用于钠硫电池中，不能用于结构陶瓷。

氧化铝结晶构造CompanyLogo①K.J.Bayer(拜耳法)②铵明矾热分解法③碳酸铝铵热分解法④有机铝盐加热分解法氧化铝粉体的制备方法CompanyLogo①K.J.Bayer(拜耳法)

碱法处理是近代炼铝工业中制造氧化铝的主要方法。a首先将铝矾土原矿石粉碎，然后加入13%-20%的NaOH，在200-250℃、4MPa的条件下处理，使之成为铝酸钠（NaAlO2）溶液。b将Fe2O3、SiO2以及TiO2等沉淀过滤分离，然后将NaAlO2放入大型搅拌池内用水稀释后添加少量的氢氧化铝颗粒，Al(OH)3以三水铝石的形式从铝酸钠溶液中析出，经过滤、洗净后在旋转式管状炉或沸腾床式炉中于12