陶瓷为什么耐高温

陶瓷抗压强度是60MPa，不同的陶瓷会有一些小偏差的，但是不会偏差的太多。
陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上陶瓷的抗压强度较高,但抗拉强度较低,塑性和韧性很差
陶瓷材料一般具有高的熔点(大多在2000℃以上),且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料,陶瓷还是良好的隔热材料同时陶瓷的线膨胀系数比金属低,当温度发生变化时,陶瓷具有良好的尺寸稳定性

通常所说的结构陶瓷是指在各种工业部门中用于制造机械设备和加工工具的陶瓷。目前，最常使用的结构陶瓷是氧化铝、碳化硅、氧化锆和氨化硅等。这些陶瓷材料大都是用粉末原料在一定温度和压力下烧结而成的。就以氧化铝陶瓷来说，它由极细的纯氧化铝粉经过压制和烧结制成。在压力和高温下，微细的氧化铝颗粒互相焊合在一起，形成细密的结晶组织，而且它的原子间距离极小。这样，它的结合力就比其他材料大得多，即使在高温下也比一般材料坚硬得多，因而具有优异的耐磨性，而且还具有很强的耐腐蚀性，是制作加工工具的理想材料。

复合材料通常具有不同材料相互取长补短的良好综合性能。复合材料兼有两种或两种以上材料的特点，能改善单一材料的性能，如提高强度、增加韧性和改善介电性能等。作为高温结构材料用的陶瓷复合材料，主要用于宇航，军工等部门。此外，在机械、化工、电子技术等领域也广泛采用各种陶瓷复合材料。

陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化矽、碳化矽等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。 陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。

基本介绍 中文名 ：陶瓷复合材料 组成 ：陶瓷与陶瓷或陶瓷基体材料 套用 ：机械、化工、电子技术 优点 ：有优异的耐高温性能 材料,性能,种类, 材料 陶瓷与陶瓷或陶瓷基体材料与其他材料所组成的多相材料。 主要有陶瓷与金属复合材料，如特种无机纤维或晶须增强金属材料、金属陶瓷、复合粉料等；陶瓷与有机高分子材料的复合材料，如特种无机纤维或晶须增强有机材料等；陶瓷与陶瓷的复合材料，如特种无机纤维、晶须、颗粒、板晶等增韧补强陶瓷材料。陶瓷基复合材料通常可分为颗粒补强陶瓷基复合材料和纤维补强陶瓷基复合材料两类。 性能 (1)陶瓷能够很好地渗透进纤维点须和颗粒增强材料； (2)同增强材料之间形成较强的结合力； (3)在制造和使用过程中同增强纤维间没有化学反应； (4)对纤维的物理性能没有损伤； (5)很好的抗蠕变、抗冲击、抗疲劳性能； (6)高韧性； (7)化学稳定性，具有耐腐蚀、耐氧化、耐潮湿等化学性能 种类 陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在，按照组成化合物的元素不同，又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。此外，还有一些会以混合氧化物的形态存在 氧化物陶瓷基体 (1)氧化铝陶瓷基体 以氧化铝为主要成分的陶瓷称为氧化铝陶瓷，氧化铝仅有一种热动力学稳定的相态。氧化铝陶瓷包括高纯氧化铝瓷，99氧化铝陶瓷，95氧化铝陶瓷，85氧化铝陶瓷等 (2)氧化锆陶瓷基体 以氧化锆为主要成分的陶瓷称为氧化锆陶瓷。氧化锆密度56-59g/cm3，熔点2175℃。稳定的氧化锆陶瓷的比热容和导热系数小，韧性好，化学稳定性良好．高温时具有抗酸性和抗碱性。 氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体氮化物陶瓷基体 (1)氮化矽陶瓷基体 以氮化矽为主要成分的陶瓷称氮化矽陶瓷，氮化矽陶瓷有两种形态。此外氮化矽还具有热膨胀系数低，优异的抗冷热聚变能力，能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液，还可耐熔融的铅、锡、镍、黄钢、铝等有色金属及合金的侵蚀且不粘留这些金属液。 (2) 氮化硼陶瓷基体 以氮化硼为主要成分的陶瓷称为氯化硼陶瓷。氮化硼是共价键化合物 ，碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体碳化物陶瓷基体 以碳化矽为主要成分的陶瓷称为碳化矽陶瓷。碳化矽是一种非常硬和抗磨蚀的材料，以热压法制造的碳化矽用来作为切割钻石的刀具。碳化矽还具有优异的抗腐蚀性能，抗氧化性能 (1)碳化硼陶瓷基体 以碳化硼为主要成分的陶瓷称为碳化硼陶瓷。碳化硼是一种低密度、高熔点、高硬度陶瓷。碳化硼粉末可以通过无压烧结、热压等制备技术形成致密的材料。

1、氧化物原料
a、
氧化铝:它是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良性能。此外,它也是高温耐火材料、磨料、磨具、激光材料及氧化铝宝石等的重要原料。
b、
氧化锆:它是高温结构陶瓷、电子陶瓷和耐火材料的重要原料。
c、
二氧化钛:它是制造电容器陶瓷、热敏陶瓷和压电陶瓷等制品的重要原料。
d、
氧化铍:它是高导热性新型陶瓷的重要原料。
e、
三氧化二铁:它是强磁性材料的重要原料。
f、
二氧化锡:广泛用于电子陶瓷中。
g、
氧化锌:它可以使陶瓷材料的机械和电性能得到改善。
h、
氧化镍:应用于热敏陶瓷中。
i、
氧化铅:在新型陶瓷中主要用作合成PbTiO3、Pb(Zr、Ti)O3以及Pb(Mg1/3、Nb2/3)O3的主要原料。
j、
五氧化二铌:在电子陶瓷工业中它用途很广，如用作制造铌镁酸铅低温烧结独石电容器，铌酸锂单晶等的主要原料，同时还可作为改性添加剂。
k、
锰的氧化物:如制作湿度传感器、过热保护器等。
l、
氧化铬:用作气敏元件、气体警报器的配料中。
m、
氧化钴:应用于聚光材料等方面。
2、复合氧化物原料
a、
钛酸盐:主要有BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3和PbTiO3等。BaTiO3是压电、铁电陶瓷的重要原料。
b、
锆酸盐:主要有BaZrO3和SrZrO3等。应用于磁芯、振荡器等。
c、
锡酸盐:主要有BaSnO3、CaSnO3、InSnO3、CaSnO3、NiSnO3和PbSnO3，如CaSnO3用作于电容器中。
d、
铌酸盐:主要有LiNbO3和KnbO3。
e、
锑酸盐:主要有BaSb2O6、PbSb2O6和MgSb2O6等。
f、
铝酸盐:主要有MgAl2O4。
g、
铝硅酸盐:主要有3Al2O3o2SiO2。
3、非氧化物原料
a、碳化物
(1)
碳化钛:做刀具等。
(2)
碳化硼:它是金属陶瓷、轴承、车刀等的制作材料。
(3)
碳化硅:利用SiC具有导电性，可用以制造高温电炉用的电热材料及半导体材料。碳化硅的硬度高，耐磨性能好，研磨性能好，并有抗热冲击性，抗氧化等性能，是非常重要的研磨材料。还可用来作为火箱发动机尾喷管和燃烧室的材料，以及高温作业下的涡轮机主动轮、轴承和叶片等零件。
b、
氮化物
(1)
氮化硼:它的耐热性、耐热冲击和高温强度都很高，而且能加工成各种形状，因此被广泛用作各种熔融体的加工材料。氮化硼的粉末和制品有良好的润滑性，可作金属和陶瓷的填料，制成轴承。另外它是陶瓷材料中比重最小的材料，因此作飞行和结构材料是非常有利的。
(2)
氮化铝:它具有优良的电绝缘性和介电性。
(3)
氮化硅:它的制品能耐各种非金属溶液的侵蚀，可以用作坩锅、热电偶保护管、炉材、金属熔炼炉或热处理的内衬材料。它又是绝缘体和介电体，能应用于集成电路中，此外，氮化硅的硬度高，可以用作研磨材料，它的耐热冲击大，是制造火箭喷嘴和透平叶片的合适材料。
c、
硼化物
(1)
硼化锆:以硼化锆为基的耐火材料，可以抵抗融熔锡、铅、铜、铝等金属的侵蚀，所以可作为冶炼各种金属的铸模、坩埚、盘器等。ZrB12具有较好的热稳定性，用它制成的连续测温热电偶套管，可在熔融的铁水中使用10-15小时，在熔融的钢水中(1700℃)连续使用数小时，在熔融的黄铜和紫铜中使用100小时。
d、
硅化物
如二硅化钼，可以在空气中温度达1700℃时继续使用数千小时，因此在超音速飞机、火箭、导弹、原子能工业中都有广泛的用途
资料来源:陶瓷原料网(ctcyl)

又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。
在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。
压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。
透明陶瓷的主要成分有氧化镁、氧化钙、氟化钙等。透明陶瓷不但能透过光线，还具有很高的机械强度和硬度。透明陶瓷是一种很好的透明防弹材料，还可以用来制造车床上的高速切削刀、喷气发动机的零件和坦克观察窗等，甚至可以代替不锈钢。
氮化硅高强度陶瓷以强度高著称，可用于制造燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮等。
精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：
3Si+2N2 =Si3N4（条件1600K）
也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：
SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新型陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。

氧化物陶瓷

氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

碳化物陶瓷

碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

硼化物陶瓷

硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

硅化物陶瓷

硅化物陶瓷：二硅化钼等。

氟化物陶瓷

氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。

硫化物陶瓷

硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等