新型陶瓷材料的介绍
新型陶瓷又称为工业陶瓷,即工业生产用及工业产品用陶瓷。是精细陶瓷中的一类,这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。由于工业陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性,可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境,已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料,在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等,利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。
新型陶瓷分类:
1、氧化铝陶瓷
该陶瓷是以AL2O3为主要成分的陶瓷(AL2O3质量分数分成>45%).根据瓷坯中主晶相的不同,可分为刚玉瓷、刚玉一莫来石瓷和莫来石瓷等;也可按AL2O3的质量分数分成75瓷、95瓷和99瓷等。
应用:氧化铝瓷熔点高、硬度高、强度高、且具有良好的抗化学腐蚀能力和介质介电性能。但脆性大、抗冲击性能和抗热震性差,不能承受环境温度的剧烈变化。可用于制造高温炉的炉管、炉衬、内燃机的火花塞等,还可制造高硬度的切削刀具,又是制造热电偶绝缘套管的良好材料。
2、碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷的最大特点是高温强度大,具有很高的热传导能力,耐磨、耐蚀、抗蠕变性能高,常被用做国防、宇航等科技领域中的高温烧结材料,即用于制造火箭尾喷管的喷嘴、浇注金属用的喉嘴及热电偶套管、炉管等高温零件。
应用:由于热传导能力高,还可用于制造气轮机的叶片、轴承等高温强度零件,以及用做高温热交换器的材料、核燃料的包封材料等。
3、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷,是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。
Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物,基本结构单元为[ SiN4 ]四面体,硅原子位于四面体的中心,在其周围有四个氮原子,分别位于四面体的四个顶点,然后以每三个四面体共用一个原子的形式,在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。
新型陶瓷材料是一种新型的无机非金属材料耐高温、强度高(如氮化硅,制造汽轮机叶片、轴承永久性模具等); 具有电学特性(做半导体、导体、超导体,用于集成电路的基板等); 具有光学特性,具有生物功能等; 有氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等。
——————————————————
下面是些资料:
——————————————————
属于新型材料的一种。传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料,在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能,其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的,这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
按化学成分划分,主要分为两类:一类是纯氧化物陶瓷,如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等;另一类是非氧化物系陶瓷,如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。
Al2O3等金属氧化物属于氧化物晶体结构,氧化物结构的结合键以离子键为主。
碳化硅等非氧化物系化合物是原子晶体所以是极性共价键。
————————————————————————————
化学键有3种极限类型,即离子键、共价键和金属键。
另外,定位于两个原子之间的化学键称为定域键。由多个原子共有电子形成的多中心键称为离域键。除此以外,还有过渡类型的化学键:键电子偏向一方的共价键称为极性键,由一方提供成键电子的化学键称为配位键。极性键的两端极限是离子键和非极性键,离域键的两端极限是定域键和金属键。
共价键有不同的分类方法。
(1) 按共用电子对的数目分,有单键(Cl—Cl)、双键(C=C)、叁键(C C)等。
(2) 按共用电子对是否偏移分类,有极性键(H—Cl)和非极性键(Cl—Cl)。
(3) 按提供电子对的方式分类,有正常的共价键和配位键(共用电子对由一方提供,另一方提供空轨道。如氨分子中的N—H键中有一个属于配位键)。
(4) 按电子云重叠方式分,有σ键(电子云沿键轴方向,以“头碰头”方式成键。如C—C。)和π键(电子云沿键轴两侧方向,以“肩并肩”方向成键。如C=C中键能较小的键。)等
2、旧理论:共价键形成的条件是原子中必须有成单电子,自旋方向必须相反,由于一个原子的一个成单电子只能与另一个成单电子配对,因此共价键有饱和性。如原子与Cl原子形成HCl后,不能再与另外一个Cl形成HCl2了。
3、新理论:共价键形成时,成键电子所在的原子轨道发生重叠并分裂,成键电子填入能量较低的轨道即成键轨道。如果还有其他的原子参与成键的话,其所提供的电子将会填入能量较高的反键轨道,形成的分子也将不稳定。 像HCL这样的共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物