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工業陶瓷

發布時間: 2018-01-18

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1.氧化鈣陶瓷(calcia ceramics)
氧化鈣陶瓷(calcia ceramics)是指以氧化鈣為主要成分的陶瓷。
性質:氧化鈣具有NaCl型晶體結構,密度為3.08~3.40g/cm,熔點為2570℃,具有熱力學穩定性,能在高溫(2000℃)下使用,與高活性金屬熔體的反應小,受氧或雜質元素的污染少。制品具有良好的抗熔融金屬侵蝕性和抗熔融磷酸鈣侵蝕的作用??捎酶裳狗ǔ尚?,也可注漿成型。
應用:
1)它抗金屬侵蝕性優良,是冶煉有色金屬,如高純度鉑、鈾的重要容器;
2)經二氧化鈦穩定化的氧化鈣磚,可用作熔融磷酸鹽礦的回轉窯內襯材料;
3)從熱力學的穩定性來看,CaO 超過SiO2、MgO、Al2O3和ZrO2等,在氧化物中最高。這種性質表明,它可作為熔融金屬、合金用的坩堝;
4)在金屬熔化過程中,可使用CaO質取樣器和?;す?,多用在高鈦合金等活性金屬熔體的質量管理或溫度控制中;
5)CaO陶瓷在冶金方面的用途除上述之外,也適用于電弧熔化用的保溫套或平衡實驗角的容器等。
氧化鈣有兩個缺點:
①容易與空氣中的水份或碳酸氣發生反應;
②與氧化鐵等氧化物在高溫下能發生熔融反應。這種熔渣化作用,是陶瓷易腐蝕和強度低的原因,這些缺點也使得氧化鈣陶瓷難以廣泛應用。CaO作為陶瓷還處在初級階段,它具有兩面性,有時穩定,有時不穩定。今后可以通過原料、成形、燒成等技術的進步,更好地籌劃其用途,使其真正加入陶瓷行列。

2.
鋯英石陶瓷(zircon ceramics)
鋯英石陶瓷(zircon ceramics)是指以鋯英石(ZrSiO4)為主要成分的陶瓷。
性質:鋯英石(ZrSiO4)陶瓷具有良好的抗熱震性、耐酸性、化學穩定性,但耐堿性不佳。鋯英石陶瓷的熱膨脹系數和導熱系數較低,其抗彎強度可保持在1200~1400℃而不下降,但其力學性能較差,生產工藝與一般特種陶瓷相似。
應用:
1)鋯英石作為酸性耐火材料,已在生產玻璃球及玻璃纖維的低堿鋁硼硅酸鹽玻璃窯爐上得到了廣泛應用,鋯英石陶瓷具有高的介電性能及機械性能,還可以用作電絕緣體及火花塞等;
2)主要用于制作高強度高溫電瓷、瓷舟、坩堝、高溫窯爐用的承燒板、熔制玻璃爐的爐襯、紅外輻射陶瓷等;
3)可以制成薄壁制品—坩堝、熱電偶套管、噴咀,厚壁制品—研缽等;
4)研究表明,鋯英石具有化學穩定性、機械穩定性、熱穩定性和輻射穩定性,對U、Pu、Am、Np、Nd、Pa等錒系元素具有較好的包容能力,是固化鋼系高放射性廢物(HLW )理想的介質材料;
目前,有關鋯英石陶瓷的生產工藝與其力學性能之間關系的研究尚未見報道,在一定程度上妨礙了對其性能進一步深入的研究,使鋯英石陶瓷的應用受到了一定的限制。

3.
氧化鋰陶瓷(lithia ceramics)

氧化鋰陶瓷(lithia ceramics)是指主要成分為Li2O、Al2O3、SiO2的陶瓷制品。自然界中含Li2O的主要礦物原料有鋰輝石、透鋰長石、鋰磷鋁石、鋰云母和鋰霞石。
性質:氧化鋰陶瓷制品的主晶相為鋰霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)和鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2),其特點是熱膨脹系數低(100~1000℃范圍內為-0.03×10/℃~ 4.08×10/℃),抗熱震性良好。Li2O是一種網絡外體氧化物,有加強玻璃網絡的作用,可有效提高玻璃的化學穩定性。
應用:可用于制作電爐(特別是感應電爐)的襯磚、熱電偶?;す?、恒溫零件、實驗室器皿、烹飪用具等。Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系材料是典型的低膨脹陶瓷,可用作抗熱震材料,Li2O還可以作陶瓷結合劑,在玻璃工業中也具有潛在的使用價值。

4.
氧化鈰陶瓷(ceria ceramics)
氧化鈰陶瓷(ceria ceramics)是指以氧化鈰為主要成分的陶瓷。
性能:該制品的比重為7.73,熔點為2600℃,它在還原氣氛下會變成Ce2O3,熔點由2600℃降到1690℃。700℃時的電阻率為2×10歐姆·厘米,1200℃時為20歐姆·厘米。目前,我國工業化生產氧化鈰常用的工藝技術有如下幾種:
1)化學氧化法,包括空氣氧化法和高錳酸鉀氧化法;
2)焙燒氧化法;
3)萃取分離法。
應用:
1)可作為加熱元件、熔煉金屬及半導體的坩堝、熱電偶套管等;
2)可作為氮化硅陶瓷的燒結助劑,還可對鈦酸鋁復相陶瓷進行改性,并且CeO2是一種較為理想的增韌穩定劑;
3)加入99.99% CeO2的稀土三基色熒光粉是制作節能燈的發光材料,其光效高,顯色好,壽命長;
4)用質量分數大于99%的CeO2制成的高鈰拋光粉硬度高,粒度小而均勻,晶體具有棱角,適合于玻璃的高速拋光;

5)用98%的CeO2作為玻璃脫色劑和澄清劑,可提高玻璃的質量和性能,使玻璃更為實用;

6)氧化鈰陶瓷,其熱穩定性差,對氣氛敏感性也強,因而在一定程度上限制了它的使用。


5.
氧化釷陶瓷(thoria ceramics)
氧化釷陶瓷(thoria ceramics)是指ThO2為主要成分的陶瓷。
性質:純氧化釷為立方晶系,螢石型結構,氧化釷陶瓷制品熱膨脹系數較大,25~1000℃時為9.2×10/℃;導熱率較小,100℃時為0.105 J/(cm·s·℃),熱穩定性較差,但熔融溫度高,高溫導電性能好,有放射性。成型方法可采用注漿成型(加10%聚乙烯醇水溶液作懸浮劑)或壓制成型(加20%四氯化釷作黏結劑)。

應用:主要用作熔煉鋨、純銠和精煉鐳的坩堝,也可作為加熱元件,用于探照燈光源,白熾燈紗罩,或作為核燃料,還可用作電子管陰極、電弧熔融用電極等。


6.
氧化鋁陶瓷

該陶瓷是以AL2O3為主要成分的陶瓷(AL2O3質量分數分成>45%).根據瓷坯中主晶相的不同,可分為剛玉瓷、剛玉一莫來石瓷和莫來石瓷等;也可按AL2O3的質量分數分成75瓷、95瓷和99瓷等。
應用:
氧化鋁瓷熔點高、硬度高、強度高、且具有良好的抗化學腐蝕能力和介質介電性能。但脆性大、抗沖擊性能和抗熱震性差,不能承受環境溫度的劇烈變化??捎糜謚圃旄呶侶穆?、爐襯、內燃機的火花塞等,還可制造高硬度的切削刀具,又是制造熱電偶絕緣套管的良好材料。

7.
碳化硅陶瓷

氮化硅陶瓷的最大特點是高溫強度大,具有很高的熱傳導能力,耐磨、耐蝕、抗蠕變性能高,常被用做國防、宇航等科技領域中的高溫燒結材料,即用于制造火箭尾噴管的噴嘴、澆注金屬用的喉嘴及熱電偶套管、爐管等高溫零件。
應用:

由于熱傳導能力高,還可用于制造氣輪機的葉片、軸承高溫強度零件,以及用做高溫熱交換器的材料、核燃料的包封材料等