Краткий анализ распространенных инженерных керамических материалов

Инженерная керамика - это общий термин для всех видов керамики, применяемых в области инженерных технологий, включая конструкционную керамику, функциональную керамику и керамические матричные композиты. Инженерная керамика, обладающая высокой термостойкостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, химической стабильностью и уникальными электрическими, тепловыми, оптическими, магнитными и другими функциями, занимает очень важное место в области новых материалов. Ниже приводится краткое описание некоторых распространенных инженерных керамических материалов и областей их применения.

Керамика на основе оксида алюминия

Глиноземистая керамика является одним из наиболее широко исследования и применения инженерной керамики, с высокой температурой плавления (2050 ℃) и высокой твердостью (hra), 90-92, изоляция производительность хороша, объемное сопротивление до 1015 Ω, см), хорошая химическая стабильность, и т.д.Он широко используется в качестве высокотемпературных конструкционных материалов, износостойких материалов, электроизоляционных материалов и химически стойких материалов, таких как высокотемпературные материалы мебели печи, износостойкие футеровки и абразивные тела, электрические вакуумные оболочки и керамические подложки, высокотемпературные дымовые газы очистки керамических материалов пленки, химической керамики, прозрачные керамические электронные продукты крышка объектива, износостойкие покрытия и так далее.

Ключ к подготовке высокоэффективной глиноземной керамики лежит в чистоте, морфологии частиц и гранулометрическом составе порошка сырья. В последние годы технология подготовки высокочистого ультратонкого или нанометрового глиноземного порошка быстро развивается в связи с растущим спросом на прозрачную глиноземную керамику и сапфировое стекло.Прозрачная глиноземная керамика готовится из высокочистых ультратонких порошков с чистотой до 4N и размером частиц менее 100 нм, а для выращивания кристаллов сапфира требуется чистота до 5N.

Циркониеваякерамика

Среди всех видов металлооксидной керамики диоксид циркония обладает наилучшей высокотемпературной стабильностью и наиболее подходит для керамических покрытий и высокотемпературных огнеупорных изделий. Теплопроводность диоксида циркония самая низкая среди распространенных керамических материалов, а коэффициент теплового расширения близок к таковому у металлических материалов.

Фазово-обменные характеристики упрочнения циркониевой керамики сделали ее актуальной темой исследований в области полимерной керамики, а отличные механические и теплофизические свойства делают ее превосходной армирующей фазой металломатричных композитов. В настоящее время циркониевая керамика уступает только глиноземной керамике в использовании различных металлооксидных керамик.

Частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ, в качестве сырья для керамики часто используют нанопорошок оксида циркония, стабилизированного 3% ω иттрия ) в настоящее время является самым высокопрочным и вязким керамическим материалом.PSZ керамика имеет мелкий размер зерна, высокую прочность, хорошую вязкость, высокую износостойкость (обычно в 5-10 раз выше, чем глиноземная керамика) и показывает хорошую самосмазываемость. Как износостойкий структурный материал, он широко используется в абразивной мельнице, шаровой мельнице, подшипниковом материале, искусственном суставе, керамическом резце ежедневного использования и так далее.

Керамика из карбида кремния

Карбид кремния является наиболее широко изученным и применяемым керамическим материалом среди неоксидных керамических материалов. Поскольку кремний и углерод ковалентно связаны между собой и образуют тетраэдрическую структуру, подобную алмазу, они обладают высокой прочностью, высокой твердостью, устойчивостью к окислению и отличной коррозионной стойкостью.Керамика из карбида кремния обладает различными свойствами и областями применения благодаря различным процессам подготовки. Благодаря своим превосходным свойствам она может использоваться в качестве высокотемпературного конструкционного материала, огнеупорного материала, износостойкого материала для механических уплотнений, коррозионностойкого материала, устойчивого к кислотам и щелочам, высокотемпературного теплообменного материала и т. д.

Керамика из нитрида кремния

Нитрид кремния (Si3N4) является одним из видов инженерной керамики, которая быстро развивается в неоксидной керамике. Тетраэдрическая структурная единица [SiN4], образованная ковалентной связью между кремнием и азотом, придает керамике высокую прочность, высокую твердость, отличную устойчивость к окислению и коррозии. Нитрид кремния выпускается в двух кристаллических формах: альфа-Si3N4 в гранулированной форме и бета-Si3N4 в пинпризматической форме.Альфа Si3N4 из мелких частиц в заготовке может быть преобразована в призматическую бета Si3N4 при температуре спекания, которая действует как самозакаливание. Поэтому керамика из нитрида кремния имеет более высокую прочность и вязкость, чем керамика из карбида кремния, которая больше подходит для подготовки шлифовальных керамических инструментов, подшипников и других керамических изделий, требующих высокой прочности и вязкости.

Керамика из нитрида кремния обладает превосходной красной твердостью, особенно подходит для высокоскоростной резки или шлифования на высокоскоростных станках с ЧПУ.

Кварцевая керамика

Кварцевая керамика, также известная как плавленая кварцевая керамика, имеет низкий коэффициент теплового расширения и отличную устойчивость к тепловым ударам. Помимо традиционного формования и цементации кварцевой керамики, в последние годы применяется технология литья под давлением с использованием геля, которая успешно используется для производства стеклянного горизонтального закалочного ролика, плавающего кирпича для затвора стеклянной печи и другой кварцевой керамики большого размера.

Области применения кварцевой керамики включают металлургию, электротехнику, стекольную, авиационную, фотоэлектрическую и другие отрасли промышленности. Кроме того, она широко используется в качестве плавильного тигля для монокристаллического и поликристаллического кремния, а также в качестве радиолуча для ракет.

Нитрид алюминия керамика

Керамика из нитрида алюминия - это вид керамического материала с высокой теплопроводностью и изоляцией. Он обладает такими характеристиками, как высокая прочность, высокая твердость и высокая термостойкость. Поэтому она имеет уникальные преимущества в теплоотводящих подложках для мощных интегральных схем и электронных компонентов. Порошок нитрида алюминия с высокой чистотой, стабильной производительностью, мелким размером частиц и узким гранулометрическим составом и небольшим количеством спекаемого СПИДа (нанометрового оксида иттрия) в сочетании с процессом спекания горячим прессованием является идеальным техническим решением для получения керамики из нитрида алюминия с высокой теплопроводностью.

Керамика из нитрида бора

Нитрид бора (BN ) имеет две типичные кристаллические структуры, а именно гексагональный нитрид бора и кубический нитрид бора. В настоящее время гексагональная керамика нитрида бора в основном используется в высокотемпературных изоляционных материалах, передовых наполнителях губной помады, смазочных материалах (таких как разделительный агент формы горячего прессования) и тиглях для плавления металла, а кубическая керамика нитрида бора в основном используется для изготовления режущих инструментов, абразивов и абразивных или полировочных материалов.

Гексагональный нитрид бора белого цвета имеет структуру, похожую на графит, и обладает многими свойствами, схожими с графитом, такими как низкая твердость, смазывающая способность. Гексагональный нитрид бора является одним из материалов с очень высокой теплопроводностью среди керамических материалов, теплопроводность в 10 раз выше, чем у кварца, а теплопроводность горячепрессованных изделий (например, горячепрессованного нитрида бора) с высокой теплопроводностью составляет 33 Вт/М.Кубический нитрид бора имеет структуру, схожую с алмазом, и является вторым сверхтвердым материалом, по твердости уступающим в настоящее время только алмазу.