无机非金属材料ppt课件.pptx
第9章：无机非金属材料,陶瓷材料概述 普通陶瓷 特种陶瓷 玻璃,docin/sundae_meng,陶瓷材料概述概念,陶瓷是以天然或人工合成的各种无机化合物为基本原料，经过原料处理、成型、干燥、烧制等工序制成的、具有多相多晶态结构的一类无机非金属材料。,陶瓷是金属（或类金属）和非金属之间形成的化合物，这些化合物以离子键或共价键相结合，其性质坚硬、耐热性、耐蚀性、耐久性优良，但质地脆，加工困难是其缺点。近十几年来，特别是一些陶瓷材料用来制作柴油发动机及燃气轮机上的一些结构零件和刀具，代替了金属材料，使陶瓷材料备受人们的关注。,docin/sundae_meng,生活中的无机非金属材料,玻璃、水泥、陶瓷石英钟表手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)玻璃刀（金刚砂）金刚石钻头彩电（荧光材料）煤气炉中的电子打火(压电陶瓷)海底电缆（光导纤维）电脑的CPU（单晶硅）,docin/sundae_meng,传统陶瓷,无机非金属材料的种类,陶瓷,特种陶瓷,结构陶瓷,功能陶瓷,陶瓷材料概述分类,docin/sundae_meng,氧化物陶瓷,无机非金属材料的种类,碳化物陶瓷,陶瓷材料概述分类,氮化物陶瓷,Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO,SiC、B4C、WC、TiC,Si3N4、AlN、TiN、BN,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,配料,成形,煅烧,普通陶瓷材料的生产工艺过程,陶瓷材料概述陶瓷制品的生产工艺,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,普通陶瓷品种,1、日用陶瓷,2、普通工业陶瓷,1）建筑陶瓷,2）卫生陶瓷,4）化工陶瓷,3）电器绝缘陶瓷,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,1、日用陶瓷,一般应具有良好的白度、光泽度、透光性、热稳定性和强度。,日用陶瓷主要应用于茶具、餐具和工艺品,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,2、普通工业陶瓷-建筑陶瓷,以黏土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷,粗陶瓷：以难熔黏土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等,精陶瓷：以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、 建筑卫生陶瓷等,炻瓷： 以陶土和黏土为主要原料，包括地砖、外墙砖、 耐酸陶瓷等,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,2、普通工业陶瓷-卫生陶瓷,以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶瓷制品，有陶质、炻瓷质和瓷质等。,卫生陶瓷,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,2、普通工业陶瓷-电器绝缘陶瓷,又称电瓷，是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝缘器件。分为低压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。,绝缘瓷瓶,docin/sundae_meng,普通陶瓷材料,2、普通工业陶瓷-化工陶瓷,要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、化工、制药、食品等工业。,docin/sundae_meng,特种陶瓷,与普通陶瓷主要有以下区别：1、在原料上，突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的局限，特种陶瓷一般以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物等为主要原料；2、制备上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的界限，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热等静压等手段；3、在性质上，特种陶瓷有不同的特殊性质和功能。,docin/sundae_meng,特种陶瓷氧化物陶瓷,特点：化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温度高、高温强度高。,Al2O3陶瓷,ZrO2陶瓷,BeO陶瓷,MgO陶瓷,docin/sundae_meng,Al2O3陶瓷,Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是Al2O3和SiO2。主晶相为刚玉（-Al2O3），随着SiO2质量百分数的增加，还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶相的不同，分为刚玉瓷、刚玉-莫来石瓷和莫来石瓷。Al2O3有三中结晶形态，即、型。型是高温型，而型是低温型。,其中刚玉瓷的性能最佳。,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,Al2O3陶瓷的性能及应用,1、强度高：装置瓷和其它机械构件2、硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等3、熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等4、化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼5、电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳6、光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光 振荡元件等,陶瓷球磨罐,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,星式氧化铝陶瓷球磨机,高压钠灯的灯管,docin/sundae_meng,氧化铝陶瓷喷咀,氧化铝陶瓷密封环,氧化铝热电偶套管,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,ZrO2陶瓷,ZrO2陶瓷有三种晶型。常温下是单斜晶系，1000度以上转变为四方晶系，到2300度以上又转变成立方晶系。由单斜向四方的转变是可逆的，并伴随7的体积变化。导致陶瓷在烧结时容易开裂，为此，要加入适量的稳定剂，如Y2O3。,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,ZrO2陶瓷的特点是热导率小，是理想的高温绝热材料。化学稳定性好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。,ZrO2陶瓷的应用,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,BeO陶瓷,BeO晶体无色，属六方晶系，在固态下无晶型转变，结构稳定。,BeO陶瓷的导热系数大，线膨胀系数不大，抗热震性高；高温电绝缘性好，电导率低，介电常数很高；室温强度比Al2O3的低，但随温度的上升其变化较小，硬度与Al2O3差不多；化学稳定性好，是抵抗炭还原作用最强的一种氧化物；BeO在高温下对各种熔渣的抗腐蚀性很强，只受熔碱的侵蚀；BeO还具有消散高能辐射的能力。,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,MgO陶瓷,耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀，可以用作坩埚冶炼高纯度Fe、Mo、Cu、Mg等金属及浇注金属的铸模。也可用于高温热电偶保护套等。,特种陶瓷氧化物陶瓷,docin/sundae_meng,特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性。,SiC陶瓷有两种晶体结构：SiC和SiC。前者属六方晶系，是高温稳定相；后者属等轴晶系，是低温稳定相。SiC陶瓷的莫氏硬度13，在1400度的高温下仍能保持相当高的弯曲强度；SiC陶瓷有很高的热传导能力，抗蠕变性能好，对酸性熔体有很强的抵抗力，但不抗强碱。SiC陶瓷主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷嘴，热电偶套管等高温零件。还可用于高温下热交换器。,特种陶瓷碳化物陶瓷,docin/sundae_meng,碳化硅陶瓷坩埚,碳化硅陶瓷密封件,特种陶瓷碳化物陶瓷,docin/sundae_meng,特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性。,Si3N4陶瓷是强共价键材料，原子结合力强，属六方晶系。Si3N4陶瓷具有良好的化学稳定性，能抵抗除氢氟酸以外的各种酸、碱和熔融金属的侵蚀；具有优异的绝缘性；硬度高，摩擦系数小，是一种优良的耐磨材料；线膨胀系数小，热导率高，抗热震性好；室温强度虽然不高，但高温强度较高。,特种陶瓷碳化物陶瓷,docin/sundae_meng,氮化硅陶瓷刀具,氮化硅陶瓷滚珠,特种陶瓷碳化物陶瓷,docin/sundae_meng,玻璃,什么是玻璃？凡熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐增加而具有固体性质与一定结构特征的非晶态物质，都称为玻璃。,玻璃的种类,钠钙玻璃,铅玻璃,硼硅酸盐玻璃,石英玻璃,钢化玻璃,微晶玻璃,彩色玻璃,变色玻璃,磨光玻璃,磨砂玻璃,压花玻璃,夹层玻璃,docin/sundae_meng,玻璃-玻璃的种类,docin/sundae_meng,玻璃-玻璃的种类,docin/sundae_meng,玻璃-生产方法,docin/sundae_meng,
