工程陶瓷主要有氧化铝、氮化硅、化硅、部分稳定氧化皓、氮化硼等。陶瓷的性能主要是由它的化学键和晶体结构决定的,如陶瓷具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性,脆性大等特性;显微结构包括晶体相的分布、晶粒大小和形状、气孔的大小和分布、杂质、缺陷等对力学性能有较大的影响。通过改进烧结工艺和陶瓷的成分,可以改变陶瓷的显微结构,以改善其性能,主要是提高陶瓷的韧性。
(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷因其自身烧结性能***,可用常压烧结。氧化铝陶瓷的硬度高(9THRA)、在温度高达1200℃时仍为80RA,耐磨性***,但脆性大,是***先用来制作刀具的陶瓷。可以对铸铁、淬硬的钢、烧结硬质合金进行粗车、精车加工。成形工艺采用热压烧结,如用等静压烧结工艺,则可提高氧化铝陶瓷的冲击韧度、抗弯强度。在氧化铝陶瓷中添加TCTB2或SC等化合物,可提高陶瓷的冲击韧度、抗弯强度和耐热冲击的能力,扩大了刀具的应用范围。
氧化铝陶瓷具有很***的耐腐蚀性和绝綠性,除用作刀具外,还广泛用于
抛光机喷砂用的喷嘴,内燃机火花塞,拔丝模,石油化工用泵的密封环等。
(2)氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷的键合能很高,单纯高温难以烧结,故常用反应烧结和热压烧结。反应烧结制品精度高,可制作糟度要求高、形状复杂的零件;热压烧结制品致密,强度、硬度高,韧性***。
Sialon是在SN中加入Al2O和Y2O3热压烧结而成的以SN为基的陶瓷。其强度、硬度、韧性等性能都比氮化硅陶瓷***。
氮化硅陶瓷具有很高的抗弯强度、硬度,庫擦因数小,有自润滑性,可在无润滑剂的条件下工作。不仅自身耐磨性***,对匹配材料的磨损也小,是一种极***良的耐磨材料。耐磨蚀,酎高温及抗振等性能也良***。
氮化硅陶瓷主要用于刀具、泵的密封环、高温轴承、汽车发动机的气门、挺柱等。燃气轮机采用氯化硅陶瓷制作叶片,可使工作温度由1000℃提高到1370℃,则效率提高30%,降低了油耗,减轻了自重,已用于发电站和无人驾驶飞机上。
(3)碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷背用反应烧结和热压烧结的成形工艺。与其他陶瓷相比,它的***大特点是高温强度高,导热性能***。主要用于火箭尾喷管的喷嘴,浇注金属的浇口,热电偶套管,燃气轮机叶片,高温下的热交换材料,核燃料的包封材料及磨料等。
(4)部分稳定氧化锆纯氧化锆晶体有三种结构即单斜(M)相、四方(T)相和立方(C)相,纯氧化错自高温冷却时,晶体结构要发生变化,其中T→M转变时有大约5%的体积膨胀,易导致陶瓷开裂,为了避免在高温使用时发生 . 这种相变,在纯氧化中加入一定量的M0Y2O3,适当控制加热和冷却条件,使高温相部分稳定,形成诰部分稳定氧化错( PartialStabilized Ziconia),简称F2,韧性***。可用于活塞顶、气门导管等
(5)氮化硼氮化硼晶体是六方晶系,产品有粉状、棒料和各种制成品如高温轴承、玻璃模具、润滑剂、脱模剂等。
六方氮化硼当有催化剂作用时,在高温(1500℃－2000℃)、高压(6－9MPa)条件下,可以转化为立方氮化硼,立方氮化硼的硬度接近金刚石,是很***的磨具材料。
