特種陶瓷
| 特種陶瓷 |
特種陶瓷，是指具有特殊力學、物理或化學性能的陶瓷，應用於各種現代工業和尖端科學技術，所用的原料和所需的生產工藝技術已與普通陶瓷有較大的不同和發展，有的國家稱之為「精密陶瓷「，最近我國材料專家一致認為其稱作「先進陶瓷」較好。特種陶瓷可根據其性能特點及用途的不同，可細分為結構陶瓷、功能陶瓷和工具陶瓷。特種陶瓷，又稱精細陶瓷，按其應用功能分類，大體可分為高強度、耐高溫和複合結構陶瓷及電工電子功能陶瓷兩大類。在陶瓷坯料中加入特別配方的無機材料，經過1360度左右高溫燒結成型，從而獲得穩定可靠的防靜電性能，成為一種新型特種陶瓷，通常具有一種或多種功能，如：電、磁、光、熱、聲、化學、生物等功能；以及耦合功能，如壓電、熱電、電光、聲光、磁光等功能。
目錄
簡介
特種陶瓷不同的化學組成和組織結構決定了它不同的特殊性質和功能，如高強度、高硬度、高韌性、耐腐蝕、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、光電、電光、聲光、磁光等。由於性能特殊，這類陶瓷可作為工程結構材料和功能材料應用於機械、電子、化工、冶煉、能源、醫學、激光、核反應、宇航等方面。一些經濟發達國家，特別是日本、美國和西歐國家，為了加速新技術革命，為新型產業的發展奠定物質基礎，投入大量人力、物力和財力研究開發特種陶瓷，因此特種陶瓷的發展十分迅速，在技術上也有很大突破。特種陶瓷在現代工業技術，特別是在高技術、新技術領域中的地位日趨重要。本世紀初特種陶瓷的國際市場規模預計將達到500億美元，因此許多科學家預言：特種陶瓷在二十一世紀的科學技術發展中，必定會占據十分重要的地位。除了主要由一種化合物構成的單相陶瓷外，還有由兩種或兩種以上的化合物構成的複合陶瓷。例如，由氧化鋁和氧化鎂結合而成的鎂鋁尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化鋁結合而成的氧氮化硅鋁陶瓷，由氧化鉻、氧化鑭和氧化鈣結合而成的鉻酸鑭鈣陶瓷，由氧化鋯、氧化鈦、氧化鉛、氧化鑭結合而成的鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大類在陶瓷中添加了金屬而生成的金屬陶瓷，例如氧化物基金屬陶瓷，碳化物基金屬陶瓷，硼化物基金屬陶瓷等，也是現代陶瓷中的重要品種上。為了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基體中添加了金屬纖維和無機纖維，這樣構成的纖維補強陶瓷複合材料，是陶瓷家族中最年輕但卻是最有發展前途的一個分支。為了生產、研究和學習上的方便，有時不按化學組成，而根據陶瓷的性能，把它們分為高強度陶瓷，高溫陶瓷，高韌性陶瓷，鐵電陶瓷，壓電陶瓷，電解質陶瓷，半導體陶瓷，電介質陶瓷，光學陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
評價
氮化硅等特種陶瓷材料具有高強度、高耐磨性、低密度（輕量化）、耐熱性、耐腐蝕性等優良性能，適用於製造渦輪加料機葉輪、搖臂式燒嘴、輔助燃燒室等汽車用陶瓷部件。這些部件要求複雜的形狀、高精度尺寸和高可靠性。不允許有內在缺陷（裂紋、氣孔、異物等）和表面缺陷。能滿足這些質量要求的成形技術之一，就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技術來源於高分子材料的注塑成型，藉助高分子聚合物在高溫下熔融、低溫下凝固的特性來進行成型的，成型之後再把高聚物脫除。比傳統的陶瓷加工工藝要簡單的多，能製造出各種複雜形狀的高精度陶瓷零部件，且易於規模化和自動化生產。由清華大學材料科學與工程系楊金龍教授發明的CiM（陶瓷膠態注射成型方法及裝置）技術在國內該領域中處於領先水平。陶瓷的注射成型技術有着諸多優點，用它製備複雜形狀的陶瓷元件，不僅產品尺寸精度高、表麵條件好，而且省去了後加工操作，降低了生產成本，縮短了生產周期，還具有自動化程度高、適合於大規模生產的特點。該工藝一般包括下列步驟：陶瓷粉的選取、粘結劑的選取、陶瓷粉與粘結劑的均勻混合、注射成型、脫脂、燒結。其中脫脂是關鍵。[1]