特种陶瓷
2020-03-03 08:57:36 来源：范文大全收藏下载本文
特种陶瓷发展，技术改革与经济影响综述 摘要：高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。目前，在新材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展中心，受到广泛关注。
关键字：特种陶瓷 发展历史 工业改革 正文：
特种陶瓷又叫精细陶瓷、先进陶瓷、现代陶瓷、高技术陶瓷或高性能陶瓷。一般认为，特种陶瓷是“采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”。其是在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
1 特种陶瓷的发展历史
陶瓷是陶器与瓷器的总称。它是一种既古老而又现代的工程材料，亦称无机非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘等优点。其发展经历了三次重大飞跃。从陶器发展到瓷器，是陶瓷发展史上的第一次重大飞跃；从传统陶瓷发展到先进陶瓷，是陶瓷发展史上的第二次重大飞跃；从先进陶瓷发展到纳米陶瓷是陶瓷发展史上的第三次重大飞跃。逐渐，陶瓷的作用也从单纯的审美需求应用到了各种其他更广泛的领域。也正因为此，在技术与生产需求的作用下，特种陶瓷得以出现。特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们\"繁殖\"得非常快，尤其在近
二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。目前，根据化学组成，特种陶瓷材料可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。此外，为了改善陶瓷的性能，有时要在陶瓷基体中添加各种纤维、晶须、超细微粒等，这样就构成了多种陶瓷基复合材料。按所需特性分，特种陶瓷材料可作为机械材料、耐热材料、化学材料、光学材料、电气材料和生物医学材料，在不同的领域得到广泛的应用。按性能用途分类，特种陶瓷可分为结构材料用陶瓷和功能陶瓷两大类。
2 特种陶瓷与工业技术改革
为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，大量人力、物力和财力已被投入研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要，也对整体材料研究应用领域有极大的影响。
2.1 粉末制备
在粉末制备方面，目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外，利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。超高温技术具有能生产出用以往方法所不能生产的物质；能够获得纯度极高的物质：大幅度提高生产率；使作业程序简化、易行等优点。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中，绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。
2.2 成型及烧结
在成型及烧结方面，在制备工艺上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等先进手段。传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型，如泥料的塑性成型和浆料的注浆成型，材料的烧结温度较低，一般为900℃-1400℃，烧成后一般不需加工；而特种陶瓷一般用高纯度粉体添加有机添加剂才能适合于干法或湿法成型，材料的烧结温度较高，根据材料不同从1200℃到2200℃，烧成后一般尚需加工。其中，热等静压法最为引人注目。该法与热压法相比能使物料受到各向同性的压力，因而其瓷质均匀，此外由于热压静法可以施加几千个大气压的高压，这样就使得要烧结的材料能在极低的温度下得以烧结。
2.3 精密加工
在特种陶瓷的精密加工方面，真空扩散焊接法是一种最有前途的方法。采用真空扩散焊接法不仅可获得高强度、高致密度、高几何尺寸精度的金属陶瓷制品(泄漏率不大于5×10ˉ11立方米·帕/秒)，而且无需使用贵重的稀有焊料，可用于制作各种形状、各种尺寸，特别是大规格的金属陶瓷制品。另外，采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。目前，这方面的工作仅处于研究实验阶段，由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工，以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量，能获得0.1微米左右的加工精度，因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究。
3 特种陶瓷与国民经济发展
由于特种陶瓷具有其他材料所没有的各种优良性能，例如：耐高温、高强度、重量轻、耐磨、耐腐蚀、优异的电、磁、声、光、热学件能等，它在国民经济中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金、石油化工和生物等各方面都有广阔的应用前景，成为各工业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料，在国防现代化建设中， 武器装备的发展也离不开特种陶瓷材料。
耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；同时其也可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等。导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片。耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，目前的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面。高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等，这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等。具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目，目前国外正在加紧研究。生物陶瓷方面目前正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等。
在特种陶瓷在多个国民领域的应用下，其对国民工业建设的作用也在逐步提升，使得工业发展多样挂，产业链加长与产品竞争力提高，同时也促进着国民经济的发展。
总结：高性能陶瓷材料技术作为材料利学的高新技术，一直以来得到了迅速的发展，并取得了巨大的成功。可以相信：随着利学技术的发展，高性能陶瓷技术的不断开发、研究，此项技术一定能为人类新的文明做出卓越的贡献。 参考文献：
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