高温结构陶瓷课件

高温结构陶瓷,一、高温结构陶瓷简介二、高温结构陶瓷分类三、SIC陶瓷在航天航空上的应用四、我国现状及前景,一、简介,在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。,高温结构陶瓷，是指用于某种装置、或设备、或结构物中，能在高温条件下承受静态或动态的机械负荷的陶瓷。具有高熔点，较高的高温强度和较小的高温蠕变性能，以及较好的耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性等。,二、分类,高温结构陶瓷高温氧化物和高温非氧化物结构陶瓷高温氧化物结构陶瓷指熔点高于1728的氧化物（如氧化硅晶体）或某些复合氧化物（如氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化钍等）。它们的重要特点是高温下的化学稳定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱点是脆性较大，耐机械冲击性差。,利用氧化锆相变作用增韧氧化物陶瓷在20世纪70年代末获较大进展，氧化锆增韧氧化铝，断裂韧性参数由2.9MPa/m2提高到15MPa/m2，抗折强度由350MPa提高到1200MPa。加有氧化钇的半稳定氧化锆，断裂韧性参数也高达916MPa/m2。增韧氧化物陶瓷可用于制造锤子、水果刀、剪刀、轴和发动机部件等，可以承受一定冲击而不碎裂。高温氧化物陶瓷可用作高温炉衬，熔炼稀有金属和纯金属的坩埚，以及磁流体发电装置的高温电极材料和热机材料。,高温非氧化物结构陶瓷包括氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等其中有发展前途的是氮化硅、碳化硅和氮化硼等材料。与氧化物比较，难熔化合物的热导率较高，热膨胀系数较低，因此具有良好的抗热震性。氮化硅与碳化硅还具有较高强度，硬度仅次于金刚石，耐磨性好，是很好的热机材料。采用氮化硅或碳化硅作为燃气轮机和陶瓷发动机的高温部件,与金属部件比较,可承受较高的工作温度，省去水冷却系统，减轻自重，因而节能效果显著。由于氮化硼具有优良的热稳定性，而且对金属熔体有很好的耐蚀性，用它作为水平连续铸钢的分离环，可较氮化硅有更长的使用寿命。,三、在航天航空上的应用,材质轻、强度高、刚度好。减轻飞行器本身的结构重量就意味着增加运载能力，提高机动性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗。比强度/比刚度E/,航天航天材料的要求,1、航空航天材料优良的耐高低温性能2、航空航天材料耐老化和耐腐蚀3、航空航天材料适应空间环境4、航空航天材料寿命和安全,由于SIC陶瓷高温强度大，高温蠕变小，硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐氧化以及热稳定性好，所以它是1400以上良好的高温结构陶瓷材料，在许多领域都有广泛的应用。在航天航空上主要用于发动机燃料燃烧构件方面（涡轮增压器转子、燃气轮机叶片以及火箭喷嘴）。,美国F-22生产车间,航天轴承,四、我国现状及应用前景,结构陶瓷材料因其优异的机械、热学等性能而被广泛应用于各个工业领域,显示出优良的适应性和广阔的应用前景。但是由于其成型困难，难以加工成复杂的结构件。因此如何降低陶瓷脆性，提高其可塑性，成为当今世界前沿的一大热点课题。,目前，我