陶瓷的分类及特点.ppt

陶瓷材料是指所有无机非金属材料。 是使用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的多晶固体材料。 第一节概述了原料来源：普通陶瓷、特殊陶瓷、普通陶瓷又称为传统陶瓷。 以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长石等。 主要产品有日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化学陶瓷、多孔陶瓷。 一、陶瓷材料的分类和生产，(一)分类、特殊陶瓷是以高纯度人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物。 例如，Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。 按用途分类，高强度陶瓷、高温陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、半导体陶瓷、生物陶瓷，可以按性能区分陶瓷，特殊陶瓷按化学组成分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷陶瓷(硬质合金) 布料的制造用机械或物理或化学的方法制造粉体，制造布料时，必须控制布料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气、原料比例和混合物的均匀性等质量要求。 根据不同成形技术的要求，面团可以是粉体、浆、塑性泥团。 (二)陶瓷制品的生产、陶瓷制品的生产要经过三个阶段：坯料的制造、成形、烧结、成形坯料用一定的工具和模具，具有一定的形状、尺寸、密度和强度的产品坯料模型(也称坯料)。 烧结生片预干燥后，涂釉烧结或直接烧结。 高温烧结后，陶瓷内部发生一系列的物理化学变化和相变，体积减少，密度增加，强度、硬度提高，晶粒相变等，达到了陶瓷制品要求的物理性能和力学性能。 8.2又称工程结构陶瓷材料、传统陶瓷、粘土陶瓷。 该陶瓷是以天然硅酸盐矿物，例如粘土、长石、石英等为主要原料调制、烧结而成的。 主结晶相为莫来石结晶(3al2o 3si O2 )，2530%，副结晶相为SiO2； 玻璃相约为3560%； 气相为13%。 另一方面，普通陶瓷硬度高，氧化不生锈，不通电，耐高温1200，加工成型性好，成本低。 因为玻璃多，强度低，在高温下容易软化，所以高温和绝缘性比不上其他陶瓷。 性能特点，在日用陶瓷工业中主要用于绝缘陶瓷绝缘体和耐酸、碱容器、反应塔配管等，也可用于力量不强、工作温度在200以下的结构部件。 应用，二，特殊陶瓷，以Al2O3为主要成分，含有少量SiO2的陶瓷。 根据Al2O3的含量，分为75瓷()又被称为刚玉-莫来石瓷，95瓷，99瓷，刚玉瓷。 Al2O3含量越高，玻璃相越少，气孔越少，陶瓷的性能越好，工艺越复杂，成本越高。 (1)氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷的强度高，是普通陶瓷的26倍，拉伸强度达到250MPa，耐磨性好，硬度仅次于金刚石、碳化硼、立方晶氮化硼和碳化硅，第5位耐高温性能好， 刚玉陶瓷可在1600下长期工作，空气中最高使用温度达到1980的耐腐蚀性和绝缘性好，脆性大，耐热振动性差，经不住环境温度的急剧变化。 主要制作内燃机的火花塞、火箭、导弹的导向罩、石油化学泵的密封圈、耐磨部件，如轴承、纺织机的导向、合成纤维用的喷嘴等冶炼金属用的坩埚等。 按照以Si3N4为主要成分的生产工艺，分为热压烧结氮化硅陶瓷和反应烧结氮化硅陶瓷的热压烧结氮化硅陶瓷，以Si3N4粉为原料，加入少量的添加剂放入石墨模具中，在16001700的高温和2020下由于受到石墨模具的限制，只能加工形状简单的产品。 (二)氮化硅陶瓷、反应烧结氮化硅陶瓷用硅粉或硅粉和Si3N4粉的混合物冲压成形后，放入氮化炉中进行氮化处理，得到尺寸相当精密的氮化硅制品，直到所有的硅形成氮化硅。但是，由于该产品有2030%的气孔，强度不如热压烧结产品，接近95瓷器。 性能优异，加工容易。 硬度高，摩擦系数小(0.10.2 )，具有自润滑性，作为极其优异的耐磨损性材料，蠕变阻力高，热膨胀系数小，耐热振动性能在陶瓷中最优异的化学稳定性好，除了氢氟酸之外，还能腐蚀各种酸、王水、碱液耐熔融金属侵蚀的氮化硅是共价结晶，没有自由电子和离子，具有优异的电绝缘性能。 性能特点、反应烧结氮化硅陶瓷主要用于耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性、形状复杂且尺寸精度高的产品。 例如石油化学工业泵的密封圈、高温轴承、热电偶套管、燃气轮机的转子叶片等热压烧结氮化硅陶瓷，用于形状简单的耐磨损性、耐高温部件和工具的制造。 切削刀片、转子发动机刀片、高温轴承等。 应用、主结晶相SiC、反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷，高温强度高，工作温度达到160017001400时，弯曲强度为500600MPa； 是一种具有良好的热传导性、热稳定性、耐蠕变性、耐磨损性、耐腐蚀性、耐放射线性的良好的高温结构材料，主要用于制作火箭喷嘴、流动金属的道口、热电偶套管、炉子、燃气轮机叶片、高温轴承、热交换器、核燃料封装材料等。 (3)碳化硅陶瓷、主结晶相BN、共价键结晶、结晶结构为六方结构，被称为白石墨的良好耐热性和热传导性、热传导率与不锈钢同等，热膨胀系数比金属和其他陶瓷低得多，因此耐热振动性和热稳定性好，高温绝缘性好，2000也绝缘作为理想高温绝缘材料和散热材料的化学稳定性高，能承受Fe、Al、Ni等熔融金属的侵蚀； 硬度比其他陶瓷低，可以切削加工，具有自润滑性，耐磨损性好。 (4)氮化硼陶瓷、氮化硼陶瓷经常用于热电偶套管的制作，半导体、金属的坩埚和冶金用高温容器和配管、高温轴承、退社产品成型型、熔炼高温绝缘材料的BN中含有wB=43%，因此吸收中子的截面大，使反应堆吸收热中子不同种类的特殊陶瓷虽然各有优异的性能，但作为主体结构材料共同的弱点是塑性、韧性差、强度低、以氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铍陶瓷、8.3金属陶瓷、金属氧化物和碳化物为主要成分金属陶瓷是金属切削工具、模具和耐磨零件的重要材料。 一、粉末冶金法及其应用，粉末冶金：陶瓷生产技术在冶金中的应用，金属材料的制造：熔炼，铸造高熔点金属和金属化合物难以用熔炼或铸造的方法制造，包括粉末冶金、粉末制造，(一)粉末冶金法的基本工艺、粉末制造、原料、粉末材料混合等工序。 粉末的纯度、粒度、混合的均匀度等对粉末冶金产品的质量有重要的影响。 粉末越细，均匀，纯度越高，陶瓷的性能越好。 1 .粉末的制造多采用冷压法。 也就是说，把粉体放入模具型腔中，在压机下压制成具有致密一定强度的坯料。 为了改善粉末的可塑性和成形性，通常在粉体中添加一定比例的增塑剂，例如汽油橡胶溶液、石蜡等。 2 .冲压成形是将冲压成形的坯料放入保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，至少一个元素在固体的烧结温度下长时间保温，通过扩散、再结晶、化学反应等过程获得与一般合金相似的组织，并存在微小空隙的粉末冶金制品。 根据烧结、烧结过程中有无液相产生，烧结可分为固相烧结和液相烧结。 固相烧结：烧结时形成液相。无偏析高速钢、烧结铝(Al-Al2O3)、烧结钨、青铜-石墨、铁-石墨等液相烧结：烧结时形成部分液相的液-固共存状态。 还有金属陶瓷硬质合金(WC-Co、WC-TiC-Co等)、高速钢-WC、铬钼钢-WC等，为了改善或得到某种性能，在烧结后实施后处理加工的粉末冶金制品。 例如，齿轮、球面轴承等在烧结后进行冷挤出，可以提高其密度、尺寸精度等.铁基粉末冶金部件进行淬火处理，提高硬度等. 4、后处理加工，(2)粉末冶金的应用，减摩材料含油轴承利用粉末冶金材料的多孔性，将材料浸在润滑油中，可以用毛细管力吸附大量的润滑油(一般含油率达到1230% )。 常用含油轴承材料以铁基(Fe石墨、Fe石墨)和铜基(Cu Sb Pb Zn石墨)结构材料用碳钢或合金钢粉末为原料，通过粉末冶金法制造结构部件。 这个零件精度高，表面清洁，不需要切削加工，或者少的零件是完成零件。 高熔点金属材料w、Mo、WC、TiC等金属和金属化合物的熔点高( 2000)，因此难以用熔化和铸造方法生产，难以保证纯度和冶金质量。 这些材料可以用粉末冶金生产，例如各种金属陶瓷、钨线以及Mo、Ta、Nb等高熔点金属和高温合金。 特殊的电磁性能材料，如硬磁性材料、软磁性材料、多孔过滤材料、假合金材料、二、金属陶瓷硬质合金、硬质合金是金属陶瓷的一种，以金属碳化物(WC、TiC、TaC等)为基质，加入适量的金属粉末(Co、Ni、Mo等)作为粘合剂，形成金属的以Co基质、WC、(1)硬质合金的性能特征、高硬度、高热硬性、耐磨损性好(主要特征)碳化物为骨架，常温下硬度6981HRC，热硬性达到9001000，作为切削工具，耐磨损性、寿命和切削速度比高速钢显着提高。 力学性能抗压强度高(6000MPa )、弯曲强度低(仅钢的1/31/2 )、弹性模量高(高速钢的23倍)、韧性差(淬火钢的约3050% )耐腐蚀性、耐氧化性好、热膨胀系数比钢低、弯曲强度低、脆性大、热传导在作用过程中，必须避免冲击和温度急剧变化，硬度高，不能进行切削加工，所以可以用电气加工(电火花线切割加工、电火花线切割加工)和专用砂轮进行磨削加工。 (二)硬质合金的分类、编号和应用，常用硬质合金根据成分和性能的特征分为3种钨钴系硬质合金的钨钴钛系硬质合金，1 .分类和编号，钨钴系硬质合金由WC和Co组成的编号： YGYG-“硬”、“钴” YG6为wCo=6%，馀量为WC的钨钴系硬质合金的钨钴钛系硬质合金由WC、TiC和Co构成的编号： YTYT-“硬”、“钛”、-TiC含量： YT15为wTiC=15%，馀量超过WC和Co的钨钴钛系Co含量相同的情况下，含TiC的硬质合金硬度、耐磨损性高，合金表面有TiO薄膜，因此切削时不易切削刃，热固性高，但强度和韧性比钨钴系硬质合金低。 添加通用硬质合金的TaC或NbC置换部分TiC代码： YWYW-“硬”、“万”； -顺号热硬性高(1000)，其他性能在以上两种之间。 因为既可以加工钢材，也可以加工铸铁和有色金属，所以被称为通用或万能硬质合金。 主要用于切削工具、冷冲模、测量仪、耐磨零件的制造。 钨钴系硬质合金主要用于切削加工铸铁、有色金属、橡胶等脆性材料，钨钴钛系硬质合金主要用于韧性材料，例如各种钢的切削加工。 Co含量多的硬质合金韧性好，适合粗加工，Co含量少的适合精加工。通用硬质合金既能切削脆性材料，也能加工韧性材料，2 .应用：(三)钢的硬质合