结构陶瓷课件

结构陶瓷氧化物陶瓷非氧化物陶瓷低膨胀陶瓷可加工陶瓷超高温陶瓷陶瓷基复合材料结构/功能一体化材料结构陶瓷氧化物陶瓷1氧化物陶瓷氧化物结构陶瓷是发展较早、应用广泛、成本较低的一类陶瓷材料。一般是指熔点高于SiO2（1730℃）的氧化物高强度、耐磨损、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘SiO2,Al2O3,MgO,ZrO2,TiO2,莫来石（3Al2O3•2SiO2）,尖晶石（MgAl2O4），堇青石（2MgO•2Al2O3•5SiO2）等氧化物陶瓷氧化物结构陶瓷是发展较早、应用广泛、成本较低的一类2氧化铝有10余种同质异构晶体，α相是唯一的热力学稳定相。矿物名：刚玉；熔点：2050、密度：3.99、化学稳定性极好0.2~5.5μm透光性好，纯氧化铝无色透明；含微量Cr的氧化铝单晶俗称红宝石；含微量Ti的氧化铝单晶俗称蓝宝石氧化铝有10余种同质异构晶体，α相是唯一的热力学稳定相。3氧化铝陶瓷为了在较低温度下烧结，添加烧结助剂高岭土、滑石、SiO2等按氧化铝的纯度分为99瓷、97瓷和95瓷硬度高、耐磨性好、机械强度高电绝缘好，特别是高温绝缘和抗高压性好化学稳定性好透光性好氧化铝陶瓷为了在较低温度下烧结，添加烧结助剂高岭土、滑石、S4氧化铝瓷的应用耐磨件：纺织瓷、切削刀具、拉丝模、研磨介质、耐磨衬、喷嘴、阀片等高温：高温炉管、坩埚、热电偶护管绝缘：电路基板、电真空器件绝缘管壳等耐腐蚀：化工设备部件、高压钠灯管（透明）生物瓷氧化铝瓷的应用耐磨件：纺织瓷、切削刀具、拉丝模、研磨介质、耐5氧化锆陶瓷其中，t→m的相变为马氏体相变，产生3~4%体积膨胀。ZrO2能与CaO、MgO、Y2O3、CeO2形成固溶体，该固溶体的相变温度降低，甚至在室温下t和C相可以存在。因此，这些氧化物被称作稳定剂。该相变温度与稳定剂含量、晶粒尺寸以及晶粒所受到的束缚有关FSZ氧化锆陶瓷其中，t→m的相变为马氏体相变，产生3~4%体积膨6相变增韧氧化锆陶瓷1975年Garvie等在《Nature》发表“CeramicSteel”PSZ强度250MPa提高到600MPa；KIC达到10MPam1/21977年出现了四方氧化锆多晶体TZP陶瓷现在TZP力学性能：2GPa，20MPam1/2相变增韧氧化锆陶瓷1975年Garvie等在《Nature》7氧化锆的应用耐磨零件、研磨介质陶瓷轴承、光纤连接器接插件陶瓷弹簧、陶瓷刀高级手表氧化锆的应用耐磨零件、研磨介质8氮化物陶瓷高温升华分解：Si3N4（1900）、AlN（2450）、BN（3000）高熔点：TiN（2950）、ZrN（2980）、HfN（3310），Si3N4固溶体：SiAlON（塞隆）高硬、高强高温抗氧化性能差氮化物陶瓷高温升华分解：Si3N4（1900）、AlN（249氮化硅陶瓷反应烧结（RBSN）：Si粉成形体氮化热压烧结（HPSN）：Si3N4加氧化物烧结助剂，热压无压烧结（SSN）：在埋粉中常压N2气氛下气压烧结（GPSSN）：在0.5-20MPaN2或Ar气压下烧结氮化硅陶瓷反应烧结（RBSN）：Si粉成形体氮化10氮化硅的应用切削刀具发动机高温部件陶瓷轴承冶金、化工部件航空航天氮化硅的应用切削刀具11碳化物陶瓷SiC,B4C;TiC,ZrC,HfC高熔点（3000℃，HfC：3887℃）高硬度，B4C仅次于金刚石和立方氮化硼高温抗氧化脆碳化物陶瓷SiC,B4C;TiC,ZrC,HfC12SiC陶瓷反应结合SiC：α-SiC和C为原料，成型后在1500℃渗Si，Si与C反应生成β-SiC，使原有的SiC烧结热压烧结：添加剂Al2O3,AlN,B,C,B4等；2000

℃/40MPa；相对密度>95%无压烧结：添加C+B，2020℃，相对密度98%SiC陶瓷反应结合SiC：α-SiC和C为原料，成型后在1513SiC陶瓷的特性低密度、高模量高温强度高、高温蠕变小高硬度、低摩擦系数低热膨胀、高热导，抗热冲击好化学稳定性好SiC陶瓷的特性低密度、高模量14低热膨胀陶瓷堇青石（

2MgO·2Al2O3·5SiO2）0.6~1.2×10-6℃-1热膨胀系数各向异性、烧成温度范围窄汽车尾气净化器载体、高温过滤器、窑具低热膨胀陶瓷堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）015可加工陶瓷一般烧结致密的结构陶瓷具有高硬度、低韧性的特点，难以机加工添加具有层状晶体结构的软质相：六方氮化硼、云母、LaPO4等MAX相三元化合物陶瓷可加工陶瓷一般烧结致密的结构陶瓷具有高硬度、低韧性的特点，难16MAX相层状陶瓷M：过渡金属A：主要是Ⅲ、Ⅳ主族元素X：C或Nn：1,2,3,5通式：X占据6个M形成的8面体中心，共价键成分高A在[XM6]8面体层之间，较弱的金属键MXAMAX相层状陶瓷M：过渡金属通式：X占据6个M形成的8面体中17MAX相陶瓷特性金属性高导热、高导电、低硬度、高损伤容限、高抗热震性、可加工性陶瓷性高弹性模量、高温强度高、抗氧化、抗腐蚀MAX相陶瓷特性金属性18MAX相陶瓷应用可加工陶瓷发热体、电刷材料MAX相陶瓷应用可加工陶瓷19超高温陶瓷能够长时间在超高温（>1600）有氧环境下使用的陶瓷材料>2760oC>1930oC>1260oC过渡金属硼化物（ZrB2，HfB2,TaB2）、碳化物（ZrC、HfC）和氮化物（HfN）超高温陶瓷能够长时间在超高温（>1600）有氧环境下使用的陶20超高温陶瓷课题：烧结高温氧化抗热震超高温陶瓷课题：21陶瓷基复合材料复相陶瓷：ZrO2增韧陶瓷金属陶瓷层状结构陶瓷基复合材料复相陶瓷：ZrO2增韧陶瓷22纤维增强陶瓷基复合材料SiO2f/SiO2C/C,C/SiC,SiC/SiC纤维增强陶瓷基复合材料SiO2f/SiO223航空航天材料中的