产品设计中常用的工业陶瓷

1、产品设计中常用的工业陶瓷工业玻璃玻璃是一种由熔体经过冷却所得，并因粘度逐渐增大而具有固体机械性质的无定型非金属材料。玻璃是产品造型中应用最广泛的一类重要的陶瓷材料。1、 玻璃的性质（1）强度玻璃具有很高的抗压强度，它的抗拉强度较低。玻璃的缺点和一般陶瓷一样，它们均是脆性材料。（2）硬度玻璃的硬度对雕刻、加工和玻璃的耐磨性等方面有很大意义。普通的刀、锯等不能切割。玻璃比石英软，用砂子可进行研磨加工。（3）光学性质玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性等一系列重要光学性质。如普通平板玻璃，能透过可见光线的8090%，紫外线大部分不能透过，但红外线较易通过。（4）电学性质常温下玻璃一

2、般是绝缘体。到熔融状时，玻璃成为良导体。（5）热性能玻璃的导热性能很差。一般能耐温度急剧变化。（6）化学稳定性玻璃的化学性质较稳定。2、 常用工业玻璃（1）普通玻璃普通玻璃又称纳钙玻璃。在没有杂质氧化时，纳钙玻璃是无色透明的，称为无色玻璃。在熔体中如有铁的氧化物会使玻璃带有绿色，少量的钴氧化物使玻璃呈蓝色。普通玻璃常用于对耐热、化学稳定性没有特殊要求的玻璃制品。如器皿玻璃、平板玻璃、照明玻璃、瓶罐玻璃、保温瓶玻璃等。（2）铅玻璃是很好的光学玻璃。无色光学玻璃按光学特性分为“冕派”（K）玻璃和“火石”（F）玻璃。光学系统中冕派玻璃一般作凸透镜，火石玻璃作凹透镜。（3）硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃又称

3、耐热玻璃或硬质玻璃，具有良好的化学稳定性，因而在化学工业上广泛应用，抗压强度大。它的热稳定性也较高，并具有良好的耐焊接性能。（4）高硅氧玻璃耐化学侵蚀，许多性能都和石英玻璃相近，其制造工艺简单，成本低，是石英玻璃的代用品。透过紫外线的性能也较好。（5）石英玻璃由各种纯净的天然石英（水晶、脉石英、石英砂）熔化而成。分为透明的和不透明的两大类。由于石英玻璃制造困难，成本较高，限制了它的使用范围，目前主要用于实验室设备和特殊高纯产品的提炼设备。（6）钢化玻璃对玻璃进行特殊的冷处理，使玻璃表面产生残余压应力，从而增加了玻璃的静力强度和冲击强度。这个过程叫做钢化，经钢化处理的玻璃常称钢化玻璃。目前钢化玻

4、璃有两种制造方法，一种是高温淬火法，即首先把玻璃加热到退火温度范围，然后用流动空气激冷外表面，这将导致表面冷却和收缩，而中心部分的玻璃仍是可塑的，从而重新调整了应力。以后中心部分的缓慢冷却又引起表面收缩，但表面此时已变硬，从而在玻璃表面产生压应力，而在断面中心为拉应力。另一种是化学强化法，化学强化玻璃的原理是把玻璃放在熔融的盐中，使金属离子渗入玻璃表面，从而改变了玻璃表面的密度或它的热膨胀系数。这样调整了表面层的性能，以便在制成和冷却后玻璃表面处于压应力状态。钢化玻璃的强度比普通玻璃大46倍，只有受到强烈冲击时都能破坏，而且碎片棱角圆滑，不易伤人，是很好的安全玻璃，常用在汽车、电车、客车以及飞

5、机的窗玻璃上。钢化玻璃的强度比普通玻璃大46倍，只有受到强烈冲击时都能破坏，而且碎片棱角圆滑，不易伤人，是很好的安全玻璃，常用在汽车、电车、客车以及飞机的窗玻璃上。国外有一种用锤子、砖头甚至枪弹都打不碎的钢化玻璃，称为防弹玻璃。它是由两片6mm厚的钢化玻璃中间夹一层聚碳酸酯制成。 （7）微晶玻璃在玻璃中加入成核物质，经热处理可制得各种性能的微晶玻璃。如热膨胀系数可以负值一直到接近金属的正值。杭热冲击和耐热微晶玻璃，热膨胀系数接近于零，可制造耐温度剧变的产品。如炊具、实验台桌面、管道、阀门、汽轮机用大型旋转热交换器等。微晶玻璃与金属封接，可制造真空管外壳、热电偶端点封接等。微晶玻璃能透微波，可制

6、造导弹自动瞄准头整流罩，也称导弹的雷达天线罩。微晶玻璃具有某些特殊（8）其他玻璃近年来出现了许多新型的工业玻璃，在产品设计中得到了广泛的应用。镜面玻璃，所镀物质呈艳丽色彩，如金黄色、银白色、灰色等。现代建筑常用镜面玻璃做外墙装饰，夏天室内能保持凉爽，冬季室内的热不易散掉；白天从楼内向外看一清二楚，等人向楼内看则什么也看不见，晚上楼内的灯光会使整幢大楼变成一个光茫四射的夜明珠，独具特色。镜面玻璃种类繁多，有水晶玻璃、压花玻璃、叠层玻璃、浮雕玻璃花饰等。用玻璃做建筑的外墙和顶盖的造型特点是：典雅而秀丽，如设计成多个高低错落的几何体组成的雄伟楼体，其光彩的立面，会使人感到心旷神怡。彩色调光玻璃，该玻

7、璃厚6mm，中空，夹有酸化钨和片状电解质（树脂），钨膜和电解质的两端接有1.5V的电流，当电流通过酸化钨膜时，玻璃呈蓝色，电流大小决定调光玻璃颜色深浅，颜色深浅决定进光量的多少，所以改变电源便控制了玻璃的亮度。比普通玻璃结实，打碎也不会到处四溅，适合高级豪华建筑和电子仪器萤光屏等的使用。夹丝玻璃，这种玻璃的制作方法是，先准备好纺织成各种花纹的不锈钢丝网，当玻璃熔体流出熔炉外摊平的同时，将不锈钢丝网通过辊子压人。而后再经退火处理，不锈钢丝就牢牢地夹在了玻璃当中。由于夹在玻璃中的不锈钢丝很细，所以，人们通过它看物体时还是比较清楚，视线不会受到影响。夹丝玻璃比较安全、强度好。印刷线加热玻璃，近年来，

8、有些进口汽车上的后窗玻璃表面有一条条的横线，这就是印刷线加热玻璃。它采用的玻璃原片是钢化玻璃，印刷线是一种玻璃体中含银的导电材料，在两端的汇流条上焊接上两个电极。只要给印刷线接上电源，印刷线就能通电并加热整块玻璃。现在被用在汽车上，能消除由于车内外温差而引起的雾气。导电膜玻璃，它是将普通玻璃加热，然后在其表面热喷易气化的物质（四氯化锡）。由于四氯化锡在高温下分解为锡和氧化锡，于是玻璃表面上就附着了一层锡和氧化锡，从而玻璃表面就能导电了。导电膜玻璃的主要用途：把发光材料涂在玻璃的导电膜上，电极通电后发光材料就可发出均匀的光，如将一部分腐蚀掉，就能作为显示器的材料。电子表、比赛场上的记分牌等都是由

9、两处导电膜玻璃组成一个盒子，内放液晶，在上面按数字要求引出不同的线，每条线上引出一个头，由一块集成块控制，就可显示数字。导电膜玻璃用飞机、船只驾驶窗的窗玻璃，在海上，当气温降低，玻璃上易结露变模糊，影响驾驶员的视线，用导电膜玻璃作为窗玻璃，并在上面装一热敏电阻，通过一个控制盒来控制电路的通断，从而调节玻璃表面的温度，当外面温度偏低时，电源就自动接通并加热，这样玻璃表面就不易结露了。玻璃器皿的形成按照传统和现代工艺过程，可以分为使用模具和不使用模具两种方法。传统玻璃器具成型技术，多采用人工的“吹制”成形法：人在吹制玻璃时，使用长度约1.5米的中空吹管。这种方法能保持玻璃表面的原始色泽和自然轮廓线

10、。花卉、钵、器皿等形状复杂的制品及工艺品，多采用这种方法。现代玻璃成型方法，主要是机械吹制成形和挤压成形两种方法。由于需求量大，机械吹制方法代替了人工吹制方法。模具挤压成形的方法，会使生产的器具价格低廉，生产量大。但如果不在原料中配以特殊材料，则器具的表面光泽会直接受到模具表面状况的影响。普通陶瓷普通陶瓷大致包括日用陶瓷和工业用陶瓷两部分。1、 日用陶瓷日用陶瓷主要为瓷器，一般要求有良好的白度、光泽度、透光度、热稳定性和机械强度。长石质瓷是目前国内外普遍采用的，可作日用瓷及一般工业瓷制品；绢云母质瓷是我国的传统日用瓷；骨灰质瓷是较为少用的高档日用瓷；日用滑石质瓷是近年来我国创造的一类新型日用瓷

11、。2、 普通工业陶瓷普通工业陶瓷它们包括建筑瓷、卫生瓷、电工瓷、化学瓷和化工瓷等。建筑瓷、卫生瓷一般尺寸较长，要求强度和热稳定性好，主要用于铺设地面、砌筑和装饰墙壁。电工瓷主要用于制作隔电、机械支持以及连接用的绝缘器件；化学瓷、化工瓷主要要求耐各种化学介质的能力强，它是化学、化工、制药、食品等工业和实验室中的重要材料之一。特种陶瓷人们用纯度高的人工合成原料，用传统陶瓷工艺方法制造的新型陶瓷称为现代陶瓷或特种陶瓷，它们具有新的化学组成和功能。这里主要介绍对产品造型比较重要的高温。陶瓷。1、 氧化物陶瓷它们的熔点超过2000，应用最多的有AI2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2、UO

12、2等。纯氧化物陶瓷在任何高温下都不会氧化。所以这类陶瓷是很好的高温耐火结构材料。AI2O3（刚玉）广泛用于制造高速切削工具、量规、拉丝模、高温炉零件、空压机泵零件、内燃机火花塞等。刚玉为重要的坩埚材料。ZrO2陶瓷被用作为耐火坩埚、炉子和反应堆的绝热材料，金属表面的防护涂层等。MgO、CaO陶瓷能抗各种金属碱性渣的作用。它们可用于制造坩埚，MgO还可作炉衬和高温装置等。BeO用于制造熔化某些金属的坩埚，并可作为真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷。ThO2、UO2陶瓷有很高的熔点，高的密度，并具有放射性，专用于制造溶化铑、铂、银和其他金属的坩埚、动力反应堆中的放热元件、电炉构件（ThO2）等。2、 非氧

13、化合物陶瓷碳化硅陶瓷主要用作加热元件、石墨的表面保护层，以及作砂轮、磨料等。氮化硼陶瓷（白石墨）具有石墨类型六方结构，可用作为介电体和耐火润滑剂。其他陶瓷1、 透明陶瓷人们的生产和生活是离不开光的，因此，也就不能没有透明材料。玻璃是人类使用最早和最广泛的透明材料。但是，玻璃的强度一般比较低，不耐高温，在许多既要求透明又要求具有其他一些优良性能的场合下，玻璃就不能胜任了。而透明陶瓷正好弥补了玻璃性能的不足。它的强度高，能耐高温，抵抗化学腐蚀性能好，甚至难经受强烈的辐射等。怎样才能使陶瓷变得透明？经过从陶瓷内部结构的研究发现，无论是普通陶瓷或特种陶瓷，如氧化物、碳化物、氮化物等陶瓷材料，尽管化学成

14、分各不相同，但若将它们磨成很薄的片子放在显微镜下进行观察，就会发现它们都有一个共同的特征，即含有无数个很小的晶粒，并且晶粒之间是一些玻璃状的物质的气孔，就是由于这些杂质和气孔的存在，才使得陶瓷的机械强度变得很差，特别当光线射进陶瓷后，杂质挡住了它的去路，再加上气孔很多，使光线被吸引或散射，这就是陶瓷不透明的原因。对此，为了得到透明陶瓷，就得在陶瓷制造过程中消除气孔，同时加压，使陶瓷更致密，当陶瓷达到无孔时，它就变得透明了。同时，它的机械强度和耐电压性能也得到很大提高，透明陶瓷一般使用的原料比较纯净。它像玻璃一样透明，其硬度、强度比玻璃高得多，化学稳定性也比玻璃好，具有很好的抗表面损坏性能。这种

15、透明陶瓷做超音速飞机风档是十分理想的材料。它还是一种很好的透明防弹材料，可作高级轿车的防弹窗、坦克的观察窗、炸弹瞄准工具等。它还能透过无数电波，因此可以用做导弹的雷达天线罩。导弹是一种高速飞行的武器，头部必须戴一付合适的“防风镜”，这要求既具有足够的强度和硬度，以抵抗高速气流和雷雨的冲击，又能将敌机辐射出来的微孔红外线传到光学元件上，透明陶瓷是做这种“防风镜”的理想材料。透明陶瓷还有一重要的应用是，用做高压钠灯的放电管（氧化钙透明陶瓷），碱金属蒸气灯、气体放电的放电管等。2、 金属陶瓷它是由金属同陶瓷组成的非均质复合材料。可以作成工具材料、高温结构和耐蚀材料。以陶瓷为主的多作为工具材料，金属含量较高时作为结构材料。金属的热稳定性好，韧性好，但易氧化和高温强度不高；陶瓷的硬度高，耐火度高，耐蚀性强，但热稳定性低，脆性大。如果将它们结合起来，则有可能获得