什(shen)么是陶瓷(ci)?陶瓷(ci)是除金(jin)属和(he)高聚物以外的(de)无机非(fei)金(jin)属材料(liao)(liao)的(de)统称,是天然或(huo)人工(gong)合(he)成(cheng)(cheng)的(de)粉状化合(he)物,经高温烧(shao)结而成(cheng)(cheng)的(de)多晶固(gu)体(ti)材料(liao)(liao)。一般来说(shuo),陶瓷(ci)材料(liao)(liao)是由两种(zhong)或(huo)两种(zhong)以上的(de)元(yuan)素(su)组成(cheng)(cheng):往往是一种(zhong)或(huo)一种(zhong)以上的(de)金(jin)属元(yuan)素(su)加上非(fei)金(jin)属元(yuan)素(su)组成(cheng)(cheng)。例如金(jin)属氧化物陶瓷(ci),Al2O3,ZrO2,MgO等,此外较为常见的陶瓷种类还有碳化物陶瓷、硼化物及氮化物陶瓷等。
从经(jing)典陶(tao)(tao)瓷到(dao)先进陶(tao)(tao)瓷应(ying)用(yong)非常(chang)广(guang)泛
差异(yi)的根本——原料配置不同
原料不同是造就先进陶(tao)瓷与普(pu)通陶(tao)瓷不同的根(gen)源,传统(tong)陶(tao)瓷原料是“低配”,而先进陶瓷原料是“高配”。
传统(tong)陶(tao)瓷(ci),还有黏土陶(tao)瓷(ci),普(pu)通陶(tao)瓷(ci),还有西方人惯用表达的Classic ceramics(经典陶瓷)说(shuo)的都是一类东西(xi),这(zhei)种(zhong)陶瓷以天然(ran)硅酸盐矿物(wu),如黏土(Al2O3、2SiO2•2H2O)、长(zhang)石(shi)(K2O•Al2O3•6SiO2,Na2O•Al2O3•6SiO2)和石英(ying)(SiO2)等(deng)为原料经成型、烧(shao)结(jie)而成,其组织(zhi)中主晶相为通常(chang)是这样的的:莫(mo)来石(3Al2O3•2SiO2)占(zhan)比25-30%,玻璃相(xiang)占(zhan)35-60%,气相(xiang)占(zhan)1~3%。
上(shang)述所(suo)说(shuo)的传统(tong)陶(tao)瓷,其原料总结起来就是“天然”两个字,没有经过人工雕琢的天然原料始终难登大雅之堂,而先进陶瓷材料,在选材上更倾向使用人为调控的配方,采用人工精制的合成材料可以可控的实现某些性能(先机陶瓷能干的实在实在太多后文继续讲解)的需求,这些属于传统陶瓷的进阶版。先进陶瓷简单总结起来就是人们升级了自己制备陶瓷的技术,然后得到了性能可控功能可选的陶瓷材料。
先进陶(tao)瓷的(de)进阶之路
由于(yu)先(xian)进陶(tao)瓷制(zhi)备(bei)工艺及原料选(xuan)取(qu)方式(shi)与传统陶(tao)瓷有(you)较(jiao)大(da)区(qu)别,为了(le)区(qu)别两者,便(bian)有(you)了(le)先(xian)进陶(tao)瓷,精(jing)细陶(tao)瓷,特种陶(tao)瓷等(deng)叫(jiao)法。
两者性(xing)能及应用(yong)区(qu)别在哪?
①传统陶瓷
首先来(lai)看(kan)看(kan)传统陶瓷的性能(neng)特点(dian):硬度(du)高,不(bu)会氧化(hua)生锈,不(bu)导电,耐高温(1200℃),加工成型性好,成本低廉。但限于原料问题,传统陶瓷的玻璃相较多,强度较低,在较高的温度下易软化,因此耐高温及绝缘能力会有所限制。
当不(bu)了宇宙最强的材料也不(bu)代表着就要不(bu)被重视,原料易(yi)得制备成(cheng)本低的传统(tong)陶(tao)(tao)(tao)瓷广泛应(ying)用于日用陶(tao)(tao)(tao)瓷、建筑(zhu)卫生陶(tao)(tao)(tao)瓷、陶(tao)(tao)(tao)瓷工艺品(pin)等领域,此外在(zai)工业上用的电瓷绝缘(yuan)子(zi)和(he)耐酸、碱(jian)的容(rong)器(qi)及反应(ying)塔管道(dao)如(ru)搪瓷反应(ying)釜、搪瓷储罐(guan),搪瓷管道(dao)等都是传统(tong)陶(tao)(tao)(tao)瓷的身影。
②先(xian)进陶瓷
高温(wen)稳定性好(使用温(wen)度(du)可高达2500℃),高硬度(广泛认可的世界上最坚硬的金刚石莫氏硬度是10,而氧化铝陶瓷莫氏硬度可达9),耐腐蚀性好(可用做强腐蚀介质输送的管道或者泵材料),热膨胀系数小(可用作轴承及机封材料,先进陶瓷材料体积受温度变化小有效防卡死),高耐磨(这个应用当数氮化硅陶瓷最为经典了,之前粉体圈便有为大家报导了“氮化硅陶瓷轴承用了十年几乎无损”的小资讯),除了具有绝佳的力学性能及热学性能以外,先进陶瓷的其他功能型的应用范畴也是数不胜数。例如陶瓷材料还有独特电学性能,从绝缘体(陶瓷一般都绝缘,先进陶瓷更是绝缘者居多,绝缘能力非凡)、半导体(好多先进陶瓷都是半导体,最火当属第三代半导体之王碳化硅也)到导电体(典型代表有氧化锆快离子导体);此外透明陶瓷材料可用作高性能光学材料;氧化锆氧化铝等陶瓷具有很好的生物相容性可作为牙齿人工骨骼等;磁性陶瓷,主要是指铁氧体陶瓷,多属半导体,电阻率远大于一般金属磁性材料,具有涡流损失小的优点,在高频和微波技术领域,如雷达技术、通信技术、空间技术、电子计算机等方面都到了广泛的应用。
当然一(yi)种先(xian)进(jin)陶(tao)瓷(ci)陶(tao)瓷(ci)是(shi)不会具备这所(suo)有性质,生(sheng)产上需(xu)根(gen)据实际需(xu)求有所(suo)取舍以(yi)获得想要性能的产品。
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