陶瓷材料简要介绍ppt课件

2020/5/28，1，陶瓷材料，ceramic material，2020/5/28，2，1陶瓷的基本相2陶瓷的基本特性3陶瓷的机械性能的检测方法4通用陶瓷5产品分析，目录，2020/5/28，3，1陶瓷的基本相，1.1晶相1.2玻璃相1.3气孔，气孔，晶相，玻璃相，陶瓷基本相，2020/5/28，5，1.1晶相主要组成相，一般由离子键(MgO和Al2O3)或共价键(SiC，Si3N4)组成，其种类、数量、晶粒大小等对陶瓷的特性起决定性作用。晶相类型及含量对陶瓷抗折强度的影响，a .晶相类型及含量对陶瓷强度的影响：b .晶粒大小对陶瓷强度的影响：强度和晶粒大小的关系与Hall-Petch关系一致。b=o KD-1/2式的o是无限单晶的强度，k是系数，d是晶粒直径。如上所述，微粒组织对提高材料室温强度无害。刚玉陶瓷的粒度和抗折强度(刚玉陶瓷的粒度对抗折强度的影响)。9，1.2玻璃相非晶固体、陶瓷烧结，各组成和杂质发生一系列物理化学反应后，形成液体并冷却凝固。缺点：熔点低，热稳定性低，温度低开始软化。1.3气象：气功的影响：I:有害影响：强度减少。Ii:有利的影响：保温性增加，隔热陶瓷，化学过滤用多孔陶瓷。气功率可达60%。高强度陶瓷的组织要求：不同截面尺寸陶瓷的强度值：MPa，均匀粒度越小，缺陷发生的概率越小，强度越高。2020/5/28，12，2陶瓷的基本特性，2.1机械特性2.2物理和化学特性，2.1机械性能：:硬度在所有种类材料中最高。陶瓷的硬度高，大部分在1500HV以上。(淬火钢：500-800HV)，陶瓷作为新的锐化和耐磨部件。:刚度在所有种类的材料中是最高的。:强度耐压(抗压强度高)、弯曲(抗弯强度高)、无张力(抗拉强度很低，比抗压强度低一级)高温强度。:塑料，室温下几乎没有塑料。:韧性低，脆性大。陶瓷的最大缺点。2.2物理和化学特性：I .熔点：高熔点，大部分大于2000。.热膨胀：线膨胀系数通常在10-5到10-6/k之间，结构紧密，膨胀系数小。抗热震性：在温度急剧变化时抵抗破坏的能力；陶瓷抗热震性一般在热冲击时容易受损。高化学稳定性：抗氧化，1000高温下不氧化；酸、碱、盐的耐腐蚀性好。3陶瓷机械性能检测方法，3.1硬度3.2弯曲强度3.3断裂韧性，3.1硬度是材料抵抗局部压力产生变形能力的特性。通常使用维氏硬度和莫尔斯经度。典型结构陶瓷材料维氏硬度，维氏硬度测量将相对角度为136的金字塔金刚石压机在一定载荷下推入试样表面，保持一定时间，然后卸载，测量压痕两条对角线的长度，并以该平均值(d)计算压痕实际面积。负载与测量面积的比率为维氏硬度，以HV表示。几何转换后获得：HV-vicus经度符号；P-测试力，n；D-压痕对角线D1，D2的算术平均值，mm，莫氏硬度：用于测试金字塔金刚石针的表面的划痕方法，硬度值是按经度顺序显示的值，而不是绝对经度值。3.2弯曲强度，弯曲实验一般分为三点弯曲和四点弯曲两种。其中是弯曲强度(MPa)，p是负载(n)，l是支撑跨距(mm)，b是范例中断位置宽度(mm)，h是范例中断高度(mm)。三点弯曲强度测试图，应力集中是材料脆性断裂的主要原因之一，反映材料对应力集中阻力的指标是断裂韧性，一般方法有单边切口梁法、压痕法、双扭转法和双悬臂法。本节仅简要介绍压痕法的测定。，3.3断裂韧性，2020/5/28，按21、维氏或显微硬度压头抛光的陶瓷试样表面，在压痕对角线延伸方向出现4个裂纹，测量裂纹长度，并根据载荷与裂纹长度的关系得出KIc值。压痕法，p PC(右)时压痕(将PC用作压入产生裂纹的临界载荷)，压痕法，KIC是断裂韧度的常数，3HV是表面裂纹长度的一半，其中维氏硬度a是压痕对角线长度的一半c。4普通陶瓷，4.1普通陶瓷4.2特殊陶瓷4.2.1氧化物陶瓷4.2.3碳化物陶瓷，4.1普通陶瓷，建筑陶瓷，特殊陶瓷，纯度高的人工合成化合物(如Al2O3，ZrO2，SiC，Si3N4，BN)，由成分、成型和烧结制造。根据应用功能，可分为高强度、高温、复合结构陶瓷和电、电子功能陶瓷。4.2特殊陶瓷，4.2.1氧化物陶瓷：1)氧化铝陶瓷是基于alpha-Al2O3的晶相，系列因al2o 3含量和添加剂而异。根据Al2O3含量，可分为75陶瓷、85陶瓷、95陶瓷、99陶瓷等。根据主要晶相，可分为莫来石瓷、刚玉-毛瓷和刚玉瓷；根据添加剂分为铬刚玉、钛刚玉等。性能：Al2O3含量越高，性能越好，氧化铝陶瓷的特性，2020/5/28，28，应用，化学稳定性：A12O3陶瓷与大多数熔融金属没有反映，只有Mg，Ca，Zr，Ti在一定温度以上还原；热硫酸对A12O3，热HCl，HF也有腐蚀作用。酸性泵叶轮、泵体、泵盖、衬套、输送酸的管道内衬和阀、2020/5/28、29，高硬度和耐磨性：广泛应用于机械领域。纤维耐磨部件、刀具制造等。各种发动机也使用了很多A12O3陶瓷火花塞。电气绝缘特性及低介电损耗：氧化铝含量95%以上的Al2O3陶瓷具有优良的电气绝缘特性和低介电损耗等特点，在电子和电气领域有很广的应用。2)氧化锆陶瓷ZrO2具有立方(c相)、四重奏(t相)和单斜结构(m相)。ZrO2陶瓷可根据所含相组成分为稳定的ZrO2陶瓷材料、部分稳定的ZrO2陶瓷。稳定的ZrO2陶瓷：主要由立方体构成，具有较高的抗化学性，较低的比热和热导率。理想的高温隔热材料，可用作高温内衬或各种耐热涂层。化学稳定性良好：高温下也能忍受酸性或中性物质的腐蚀，但不能忍受碱性物质的腐蚀。周期表中的V、VI、VII金属元素没有反应，可以用作冶炼这种金属的熔炉。2020/5/28，32，强度、断裂韧性和抗热冲击性很高：称为“陶瓷钢”。热传导率小，隔热效果好，热膨胀系数容易与金属部件匹配，最近开发的陶瓷引擎用于气缸内壁、活塞和气缸盖部件。部分稳定的ZrO2陶瓷：由四方体双相组织组成。33，足够高的强度和耐磨性，与纤维材料相似的线膨胀系数(5 * 10-6/c)，当环境温度变化时，氧化锆陶瓷的收缩和膨胀与光纤基本相同，保证了纤维端面的紧密接触，防止了光信号的丢失。3)氧化铍陶瓷氧化铍陶瓷的最大特征经常用于制造高导热系数、高熔点(2530)、高强度、高延展性、高化学和热稳定性、高抗热冲击性、坩埚和真空陶瓷等。10厘米* 5厘米高密度电路，使用BeO陶瓷作为基板。按制造工艺：热压烧结氮化硅(-Si3N4)陶瓷；反应烧结氮化硅(-Si3N4)陶瓷。热压烧结氮化硅陶瓷组织致密，气力接近0，强度高。反应烧结氮化硅陶瓷为20% 30%气孔，4.2.2氮化物陶瓷，1)氮化硅陶瓷，2020/5/28，37，热压烧结和反应烧结氮化硅特性比较，特性：(1)高硬度：氮化硅的高硬度，HV=18GPa至21GPa，钻石，立方BN，B4C后的几种超轻材料。(2)摩擦系数小：只有0.1 0.2具有自润滑性；(3)良好的化学稳定性：不仅能抵抗氢氟酸以外的各种无机酸和碱溶液的侵蚀，还能抵抗熔化的非铁金属的侵蚀；(4)高室温弯曲强度和断裂韧性：室温弯曲强度通常为800-1050MPa，断裂韧性为6-7m PAM 1/2，Si3N4轴承，应用：用于切割工具、高温轴承等造型简单、精度低的零件的热压烧结氮化硅。反应烧结氮化硅用于形状复杂、尺寸精度高的零件，如机械密封环。2)氮化铝AlN陶瓷，密度3.26g/cm3，无熔点，2200 2250升华分解，热硬度高，在分解温度之前也不软化变形。莫尔斯经度79，强度200300MPa。最大特征是导热系数为200W/m.K以上的A12O3的2-3倍，热压时的强度比Al2O3高，与单晶硅匹配的热膨胀系数和高电阻率，是理想的基板材料。问题：碳化硅、碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钛、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化铪等。高熔点(3000以上)高硬度(硬度B4C的硬度仅次于钻石和立方氮化硼)高温氧化能力低，脆性很大，4.2.3碳化物陶瓷，碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷在碳