陶瓷材料的发展

作者:李成 刊名:科技与创新 上传者:袁峻

【摘要】陶瓷在食器、装饰的使用和科学技术的发展中扮演重要的角色。黏土经淬取而成为陶瓷的原料。黏土具有韧性,常温下遇水可塑,微干可雕,全干可磨,烧至700℃可成能盛水的陶器;烧至1 230℃会瓷化,可完全不吸水且耐高温、耐腐蚀。陶瓷的用途多种多样,被广泛应用于当今文化、科技的发展中。

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科技与创新 l Science and Technology&Innov~ion 2015年 第1期 文章编 号 :2095—6835(2015)01—0040—02 陶瓷材料的发展 李 成 (武昌工学院,湖北 武汉 430065) 摘 要:陶瓷在食器、装饰的使用和科学技术的发展中扮演重要的角色。黏土经淬取而成为陶瓷的原料。黏土具有韧性, 常温下遇水可塑,微干可雕,全干可磨,烧至 700℃可成能盛水的陶器;烧至 1 230℃会瓷化,可完全不吸水且耐高温、 耐腐蚀 。陶瓷的用途 多种 多样 ,被 广泛应 用于当今 文化 、科技的发展 中。 关键词:陶瓷;胶态浇铸 ;黏土;力学性能 中图分类号 :TQ174 文献标识 码 :A DOI:10.15913~.cnki.kjycx.2015.01.040 陶瓷是陶器和瓷器的总称,中国人早在公元前8 0O -2 000年 (新石器时代)就发明了陶器。陶瓷材料大多是氧化物 、氮化物 、 硼化物或碳化物,常见的陶瓷材料有黏土、氧化铝和高岭土等, 其硬度一般较高,但可塑性较差。 1 陶瓷材料的分类 陶瓷材料一般可分为传统硅酸盐陶瓷和现代特种陶瓷。 传统碳酸盐陶瓷可分为陶器和瓷器 ,其各 自的特点分别为 : ①陶器的结构不致密,断面粗糙 ,敲击声 比较浑浊 ;②瓷器的 结构 比较致密,质地细腻,断面呈石状或贝壳状,敲击声清脆 悦耳。综合上述特点看 ,陶与瓷的区别在于胚体的孔隙度,即 吸水率,而黏土最终会形成陶,还是形成瓷,取决于原料的成 分和烧结温度。如果原料粗糙、烧结温度低,则形成陶;反之 , 则形成瓷。 现代特种陶瓷可分为功能陶瓷和结构陶瓷,其各自的特 分 别为:①功能陶瓷具有电、磁、声、化学和生物等性能;②结构 陶瓷具有耐磨、耐蚀、抗高温、耐热和高强度等力学性能,是 陶瓷在结构领域的广泛应用。例如高熔点氧化物陶瓷 (Al20,、 ZrO2和 VO2等 )、碳化物陶瓷 (SiC、WC、TiC和 BC等 )、硼 化物陶瓷 (ZrB2)、氮化物陶瓷 (si3N4、BN和 ZrN等 )和硅化 物陶瓷 (MoSi2、ZrSi o 无论是传统硅酸盐陶瓷,还是现代特种陶瓷,其力学性能、 物理陛能和化学性能均相差不多。 2 陶瓷材料的力学性能 陶瓷材料在工程材料中具有最高的弹陛漠量和硬度。陶瓷在受 力后可产生一定的弹I生变形,其弹性漠量为 1 000—1.0×lO6 1VIPa, 硬度大多在 1 500 Hv以上。Si3N4和 BN具有接近金刚石的硬 度。陶瓷材料的理论强度很高,但由于其组织中的晶界和非晶 相的影响,在拉伸状态下很容易扩展形成裂纹 ,导致抗拉强度 降低。陶瓷在拉伸时几乎没有塑性 ,在拉应力的作用下产生一 定弹性变形后会直接脆断。 3 陶瓷材料的物理性能 陶瓷 材料 的物理 陛能主要有以下 3点:①热性能陶瓷材料的 热性能包括熔点、热容、导热.陛、热膨胀和耐热冲击等 ;②电性 能陶瓷材料的导电性变化范围很宽;③光学性能陶瓷具有特殊 的光学性能,可作为激光材料、光导纤维材料、光存储材料或 荧光物质等。 4 陶瓷材料的化学性能 陶瓷材料的组织结构非常稳定,这是因为它不仅键结构力 强,而且在离子晶体中金属原子被包围在非金属原子的间隙中, 形成了稳定的化学结构,无法再与介质中的氧发生反应 ,即使 在 1 000℃的高温下也不会发生氧化反应。 · 40 · 5 陶瓷材料成 型方法 5.1 胶态浇铸成型 胶态浇铸成型是一种将具有流动性的浆料制成可自我支撑 性状材料的成型方法。该方法利用了浆料具有的流动性,将物 料干燥并固化

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