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精密陶瓷是什么東西?發展前景如何?

日期: 2022-05-07
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先進工業精密陶瓷材料的背景需求:

隨著現代科學技術的高速發展,迫切要求研制與發展具有特殊性能的新一代陶瓷材料,這是因為由離子鍵和共價鍵結合的先進陶瓷材料,有著金屬材料和其他高分子材料所不具備的高模量,高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗侵蝕、良好的生物相容性以及優異的電學,光學、磁電、壓電、熱電等特性。從而在航空航天,國防軍工、機械化工、生物醫療、信息電子、核電與新能源等眾多領域得到越來越多的應用,已經成為國家某些重大工程和尖端技術中不可或缺的關鍵材料,因此具有重要的科學價值和國家戰略意義。


近二十年來,在國家重大工程和尖端技術中對陶瓷材料及其制備技術也提出了更高的要求,例如:航天工業火箭發射中液氫液氧渦輪泵用的氮化硅陶瓷軸承在低溫條件下,無滑狀態下高速運轉,要求陶瓷軸承強度高,耐磨損,韌性好、表面可加工精度高。激光武器需使用大功率大尺寸Nd-YAG激光透明陶瓷,導彈天線罩需使用高透波高強度陶瓷材料,核電站主泵用的大尺寸陶瓷密封環需要長壽命,可靠性高。

<b>精密陶瓷是什么東西?發展前景如何?</b>

特別是地球衛星拍攝地面目標的對地監測使用的碳化硅陶瓷反射鏡,除了高彈性模量,低熱膨脹系數和小比重,要求高精度、表面如鏡面和大尺寸(直徑:1米至幾米),這對大尺寸結構陶瓷材料的成型技術、燒結技術、加工技術都是一個挑戰。又如在微電子工業中使用的微型陶瓷劈刀,其內孔只有20-30微米,而光通訊中的光纖連接器陶瓷插芯,其內孔為125微米,并且要求極高的表面光潔度與尺寸精度和同心度。


此外,超高溫結構陶瓷(如ZrB2、HfB2)及陶瓷復合材料(Cf/SiC、SiCf/SiC)快速發展,使航天飛機能在進入太空后重返地球。B4C陶瓷成為反應堆中不可缺少的吸收中子的控制棒。高硬度陶瓷刀具比傳統刀具加工效率更高(3~10倍)。Si3N4、SiC陶瓷作為發動機和燃氣輪機的高溫關鍵部件,可使渦輪進口溫度提高到1370℃,從而可以大幅度提高熱效率從而節省燃料,耐熱隔熱的陶瓷涂層在航空發動機和重型燃氣輪機中應用越來越多。高鐵和電動汽車中,IGBT功率控制模塊封裝對高性能的AIN陶瓷基板,高強度高韌性高導熱Si3N4陶瓷基板需求日益迫切。汽車柴油車需要性能更佳的蜂窩陶瓷及催化劑載體,從而大大減少汽車尾氣排放對環境的污染。


這些例子充分顯示了先進陶瓷材料對現代科學和工程技術發展至關重要。特別是近十年來,由于各種高純氧化物陶瓷(AI2O3、ZrO2、SiO2、MgQ、Y2O3、MgAI204),氮化物陶瓷(Si3N4、BN AIN、AION)等,碳化物陶瓷(SiC、B4C)等,硼化物陶瓷(TiB2、ZrB2、HfB2)等陶瓷材料的制備技術和納米陶瓷復合材料技術的發展,新一代陶瓷材料的各種力學性能、熱學性能、透光透波性能大幅提高,應用領域更加廣闊,令人矚目。


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2022 - 05 - 25
氮化鋁具有高熱導率、良好的電絕緣性、低介電常數、無毒等性能,應用前景十分廣闊,特別是隨著大功率和超大規模集成電路的發展,集成電路和基片間散熱的重要性也越來越明顯。因此,基片必須要具有高的導熱率和電阻率。為滿足這一要求,國內外研究學者開發出了一系列高性能的陶瓷基片材料,其中主要包括:Al2O3、BeO、AlN、BN、Si3N4、SiC,其中氮化鋁是綜合性能最優良的新型先進陶瓷材料,被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件的理想封裝材料。燒結過程是氮化鋁陶瓷制備的一個重要階段,直接影響陶瓷的顯微結構如晶粒尺寸與分布、氣孔率和晶界體積分數等。因此燒結技術成為制備高質量氮化鋁陶瓷的關鍵技術。氮化鋁陶瓷常用的燒結技術有無壓燒結、熱壓燒結、放電等離子燒結、微波燒結等。熱壓燒結是對裝入模具的粉體同時加熱加壓,使粉料處于熱塑性狀態,從而產生兩種特殊的傳質過程,即晶界滑移和擠壓蠕變傳質。這兩種傳質過程在普...
2022 - 05 - 23
近年來隨著國內外磁力驅動泵的迅速發展,根據泵所輸送介質的特殊性,并結合泵所要承受的力學特殊性對泵的材料進行更新,在泵設計中采用了許多新的特性材料,今天我們就講講磁力驅動泵使用的這些特殊材料?! √沾刹牧蠈儆谑裁床牧??他的性能特點是什么?" title="陶瓷材料屬于什么材料?他的性能特點是什么?"/         (1) 隔離套用新材料  采用氟塑料制作隔離套在較小功率磁力驅動泵上已普遍使用,從使用效果看在低溫低壓下較為理想。采用的氟塑料主要有:聚四氟乙烯、偏三氟、偏二氟等材料?! 》芰细綦x套由纖維增強的氟塑料制成,也可以用薄壁金屬筒或金屬網狀件加強這種氟塑料隔離套的特性,既可減少產生渦流損失,又可提高泵的抗壓強度?! ?2) 泵軸用新材料  采用Al2O3、 Si3N4 、SiC 陶瓷作為磁力驅動泵泵軸的制作材料在...
2022 - 05 - 16
什么是氮化硅陶瓷?氮化硅是一組具有高強度、斷裂韌性、硬度、耐磨性和良好的化學和熱穩定性的先進工程陶瓷。由于具有優異的性能組合,氮化硅陶瓷可以制作各種結構,在電子、化工、機械等行業應用廣泛。氮化硅陶瓷是多晶復合材料,由嵌入無定形或部分結晶玻璃相基質中的氮化硅晶粒(單晶)組成。一、氮化硅(Si3N4)陶瓷概述氮化硅陶瓷是一種無機物質,化學式為Si3N4。它是一種重要的結構陶瓷材料,具有高硬度、固有潤滑性、耐磨性、耐高溫、抗氧化用作高檔耐火材料。二、氮化硅陶瓷基板的應用氮化硅陶瓷用作高檔耐火材料,如高爐體等部位采用Si3N4-SiC耐火材料,水平連鑄分離環采用SI3N4-BN配合使用。連鑄分離環是一種結構精細的陶瓷材料,結構均勻、機械強度高、抗熱震性好,不會被鋼水潤濕,符合連鑄工藝要求。玻璃陶瓷金屬化氮化硅陶瓷板材料具有熱穩定性高、抗氧化性強、產品尺寸精度高等優良性能,由于氮化硅是一種鍵合強度高...
2022 - 05 - 16
1 引言所示防護殼體是某環保設備的零件之一,材料為不銹鋼 SUS304L,生產批量較大。裝配后,制件外落在設備上,故要求其表面質量較為嚴格,拉伸后要求制件表面劃傷、劃痕不超過 0.10mm。該制件成形采用落料、3次拉伸工序。2 拉伸模材料的選擇2.1 金屬薄板拉伸對模具材料的要求(1)較高的硬度,良好的耐磨性。(2)良好的抗粘附性。(3)良好的熱處理性能(淬硬性、淬透性、微變形等)。(4)一定的韌性。(5)良好的機械加工性能。2.2 黑色金屬拉伸對模具材料的選擇原則模具材料的選擇原則:不同材料的模具,熱處理、表面狀態不同、與被加工材料的親和性、抗高溫摩擦粘結的程度也不同。因此,需要根據拉伸材料的性質、表面質量要求、生產批量等因素,恰當、經濟地選擇模具材料。通常拉伸硬材料時使用軟質模具材料,而加工軟質材料,應使用硬質模具材料。2.3 防護殼體拉伸模材料的選擇將各次拉伸凹模材料都選用冷作模具鋼...
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