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高溫結構陶瓷high temperature structural ceramics

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡 瀏覽：
用于某種裝置、或設備、或結構物中，能在高溫條件下承受靜態(tài)或動態(tài)的機械負荷的陶瓷。具有高熔點，較高的高溫強度和較小的高溫蠕變性能，以及較好的耐熱震性、抗腐蝕、抗氧化和結構穩(wěn)定性等。
　　高溫結構陶瓷包括高溫氧化物和高溫非氧化物（或稱難熔化合物）兩大類。
　　高溫氧化物結構陶瓷 　指熔點高于1728℃的氧化物（如氧化硅晶體）或某些復合氧化物（如氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈣和氧化釷等）。它們的重要特點是高溫下的化學穩(wěn)定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱點是脆性較大，耐機械沖擊性差。利用氧化鋯相變作用增韌氧化物陶瓷在20世紀70年代末獲較大進展，氧化鋯增韌氧化鋁，斷裂韌性參數(shù)由2.9MPa/m2提高到 15MPa/m2，抗折強度由 350MPa提高到1200MPa。加有氧化釔的半穩(wěn)定氧化鋯，斷裂韌性參數(shù)也高達 9～16MPa/m2。增韌氧化物陶瓷可用于制造錘子、水果刀、剪刀、軸和發(fā)動機部件等，可以承受一定沖擊而不碎裂。高溫氧化物陶瓷可用作高溫爐襯，熔煉稀有金屬和純金屬的坩堝，以及磁流體發(fā)電裝置的高溫電極材料和熱機材料。
　　氧化鋁結構陶瓷的生產(chǎn)，采用γ－氧化鋁（見氧化鋁）為原料與少量添加劑（如MgΟ等），經(jīng)粉碎和混合后按產(chǎn)品的形狀，尺寸及用途，采用不同的方法成型。干壓成型時需先將混合后的坯料造粒，然后用油壓機壓制成坯樣。采用注漿成型時，則將混合后的粉料制成懸浮料漿，注入石膏模中成型。采用熱壓注時，用適量石蠟與混合料制成料漿，用熱壓注機成型。燒成的坯體需按使用的要求，進行機械加工或研磨。
　　高溫非氧化物結構陶瓷 　包括氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等。其中有發(fā)展前途的是氮化硅、碳化硅和氮化硼等材料。與氧化物比較，難熔化合物的熱導率較高，熱膨脹系數(shù)較低，因此具有良好的抗熱震性。氮化硅與碳化硅還具有較高強度，硬度僅次于金剛石，耐磨性好，是很好的熱機材料。采用氮化硅或碳化硅作為燃氣輪機和陶瓷發(fā)動機的高溫部件，與金屬部件比較，可承受較高的工作溫度，省去水冷卻系統(tǒng)，減輕自重，因而節(jié)能效果顯著。由于氮化硼具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，而且對金屬熔體有很好的耐蝕性，用它作為水平連續(xù)鑄鋼的分離環(huán)，可較氮化硅有更長的使用壽命。
　　氮化硅結構陶瓷的燒成，按氮化硅合成的方式可分為反應燒結法和燒結法。反應燒結法是將硅粉預先成型，然后在通氮的情況下燒結，使氮化硅(Si3N4)的形成和燒結同時完成。燒結法是將預先合成的氮化硅粉末在高溫與壓力同時作用下熱壓燒結，或是將氮化硅粉末壓成坯體后，在高溫下無壓燒結。  
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