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[科普中国]-氧化物陶瓷

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通常具有较高的熔融温度,在氧化气氛中非常稳定。较高的机械强度、电绝缘性能和化学稳定性。除氧化铍陶瓷外,其导热性较低。通常采用超细粉配料并加入少量烧结促进剂和改性添加剂。

按制品形状及性能要求可采用热压铸、干压、等静压、流延、挤制、注浆等多种成型方法。大多数制品在氧化气氛中烧成,有时也采用真空、氢气或控制气氛烧结。

定义由一种或数种氧化物制成的陶瓷。

氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主,存在部分共价键,因此具有许多优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点,良好的电绝缘性能,特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性,在工程领域已得到了较广泛的应用。1

分类按组分可分为单一氧化物陶瓷,如氧化铝、氧化铍、二氧化钛陶瓷等。复合氧化物陶瓷,如尖晶石MgO·Al2O3,莫来石3Al2O3·2SiO2、锆钛酸铅PZT陶瓷等。

玻璃陶瓷玻璃陶瓷(glass—ceramic)又称微晶玻璃、微晶陶瓷,由著名的玻璃化学家和发明家S.D.Stookey于20世纪50年代中期发明.是通过对某些特定组成的基础玻璃,在一定温度下进行受控核化、晶化而制得的一种含有玻璃体的多晶固相材料。玻璃陶瓷的性能主要是由主晶相来决定,主晶相可通过控制成核、晶化以及选择不同的母玻璃组分来实现。玻璃陶瓷兼具玻璃和陶瓷的特点,在热学、化学、生物学、光学以及电学性能方面优于金属及聚
合物。

组成和显微结构是玻璃陶瓷成分设计的两个主要影响因素,主成分是成核的决定性因素,对于具有机械和光学性能的玻璃陶瓷来说,显微结构是更为关键的影响因素,与主成分和微晶相聚集情况有关,不同的热处理制度也会对显微结构产生重要影响。控制玻璃的析晶是形成玻璃陶瓷的前提条件.成核是控制结晶的决定性因素。母玻璃中晶体的形成通常经过两个阶段:①亚显微核形成阶段;②亚显微核生长阶段。以上两个阶段分别称为成核和晶体生长。成核受两方面因素影响:①选择化学组成适宜的母玻璃,通常添加一定的成核剂;②控制热处理制度,即加热温度及保温时间。

氧化铝氧化铝,通常被称为铝土,其原材料在地球上不但蕴藏丰富、价格低廉,而且适用于制造各种几何形状的电子器件。由于氧化铝陶瓷比其他氧化物陶瓷的力学、热和电性能更优异,所以,氧化铝是微电子工业中最常用的陶瓷材料。

用途氧化物陶瓷品种繁多,用途极为广泛,可作为结构材料,功能材料和高级耐火材料,用于电子、信息、激光、红外、计算机、宇航、原子能、化工、冶金等许多领域。

优点氧化物陶瓷材料具有优良的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨及高温强度等特性,在严苛的环境条件下具有良好的高温稳定性与力学性能,在材料工业中倍受瞩目。氧化物陶瓷材料主要包括二元氧化物、玻璃陶瓷、钛酸盐陶瓷及羟基磷灰石陶瓷材料。二元氧化物陶瓷材料主要包括氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌及稀土氧化物等,这类陶瓷材料在作为普通的日用陶瓷及高技术陶瓷方面应用广泛,已有多种论著阐述。

不同于传统的日用陶瓷材料,高技术氧化物陶瓷材料特殊的电、磁、光、热、声、化学、生物、压电、热电、电光、声光及磁学等性能,在高性能结构及功能陶瓷方面具有良好的应用前景,可应用于机械、电子、冶炼、能源、医学、激光、核反应及宇航等领域。玻璃陶瓷、钛酸盐陶瓷及羟基磷灰石陶瓷作为重要的高技术陶瓷材料.在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。一些国家,特别是日本、美国和西欧国家,包括我国为了加速新技术革命,为新型产业的发展奠定了物质基础,投入了大量人力、物力和财力研究开发氧化物陶瓷材料,在技术上有了很大突破,目前这些氧化物陶瓷材料已经广泛应用于高技术工业领域。2

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学