陶瓷工具的原理是什么?
陶瓷在人类发展史中具有悠久的历史和杰出的贡献。从古至今,它给人的印象似乎总是很脆的。比如,一只瓷碗掉在地上,就会“粉身碎骨”。那么,用陶瓷去做锤子,不怕它“以卵击石”吗?
原来,科学家们在对陶瓷进行研究后发现,陶瓷里面往往存在着一些细微裂纹,当它受到诸如撞击、敲打等外力作用时,这些细微裂纹便会不断扩展,汇集起来,变成粗大的裂纹,以致最后“粉身碎骨”。如果不让陶瓷中的细微裂纹扩展开来,就可以制成一种打不碎的陶瓷了。这种新产品被称为韧性陶瓷,也可以称它为陶瓷钢。
陶瓷锤子不会破损的奥秘在于:在氧化锆陶瓷的原料中,人们又添加了少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等化学成分的粉末。经高温烧制成氧化锆陶瓷后,其中的氧化锆变成了两种晶体,它们分别是立方晶体和四方晶体。当它在外力作用下,四方晶体就会变成一种单斜晶体,体积迅速增大。由于晶体体积的增大,从而阻止了陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。因此,陶瓷锤子就不会破裂了。
陶瓷钢不仅具有不脆的优点,还具有强度大、硬度高和不怕腐蚀等性能。所以,它除了可以制成陶瓷锤子以外,还可以制成菜刀、剪刀、螺丝刀、锯子、斧头等用具。
三阳小钢侠不是陶瓷钢。陶瓷钢不适用于摩托车。陶瓷钢是什么材料陶瓷钢管综合了氧化铝硬度高、化学惰性好和钢的优点,具有优异的耐磨、耐蚀、耐热和抗热冲击及抗机械冲击性能。用于电厂煤粉、灰渣、矿山矿粉、尾矿、回填料、煤矿、选矿厂的煤、焦化厂焦粒,烧结厂物料的输送。
料,被誉为“陶瓷钢”。
它是特点是光泽、高硬度、不生锈变色、不沾污、化学性能稳定。陶瓷手表这种新型手表的表壳和表带等都使用了氧化锆和金属陶瓷等陶瓷材料。与不锈钢材料的手表相比,陶瓷手表的重量减轻了大约60%,其硬度约为不锈钢材料的10倍,而且耐锈和耐热性能好,具有高硬度,永不磨损,永不退色,不损肌肤的优点。
伊丽莎白手表采用高科技陶瓷工艺,这种材质具有经久耐用、新肤行好。在1986年陶瓷材料第一次被引入制表行业,无论是金属还是色彩与否,它都能保持平滑如绸缎般的饰美,这也是陶瓷饰品的通用特性。
氧化锆的这种细晶结构具有自润滑作用,在拉丝时会越拉越光。氧化锆陶瓷的弹性模量和热膨胀系数与钢材相近,因而能有机的与钢件组合成复合拉线轮,不会因受热膨胀不一致而造成损坏或炸裂。 使用证明氧化锆陶瓷拉线轮是现代高速拉线机的理想配件。
氧化锆陶瓷是一种新型高技术陶瓷,它与传统的氧化铝陶瓷相比具有以下优点:
1、高强度,高断裂韧性和高硬度
2、优良的耐磨损性能
3、弹性模量和热膨胀系数与金属相近
4、低热导率。
1、 陶瓷刀,刀刃锋利,能切出如纸一样薄的肉片。
2、 陶瓷刀硬度高,永不磨损,具有HRA87的硬度,耐磨性是金属刀的60倍。
3、 陶瓷刀不生锈,不变色,不散发金属离子使食物留有异味,确保口感,健康环保,可耐各种酸碱有机物的腐蚀。
4、 陶瓷刀完全无磁性,且为全致密材料,无空隙,不沾染食物汁液,易清洗,减少细菌滋生。
5、 陶瓷刀材料化学性稳定,不与食物发生任何反应能保持食物的原色、原味、尽享美食风味。
6、 陶瓷刀色泽圆润、洁白、有玉的质感,平添高贵享受。
7、 陶瓷刀轻巧锋利,让您在长时间使用时也能轻松愉快。
陶瓷刀充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念,是高新技术为现代生活奉献的又一杰作。
二、高陶瓷刀使用注意事项:
1、 陶瓷刀不能用作撬起工具使用(如开启瓶盖等)。
2、 应避免用刀身横向拍打食物。
3、 谨防陶瓷刀在高处自由落地或摔打,可能会对刀口、刀尖有影响。
4、 陶瓷刀不能用火烤。
5、 配合木质或塑料砧板使用,应避免在石质砧板上使用。
6、 陶瓷刀适宜切削蔬菜、水果及肉制品,应避免跺骨头和砍冷冻食品。
7、 陶瓷刀洗涮时使用清水和洗洁剂即可,不可使用洗碗机清洗。
8、 该陶瓷刀刀刃锋利易伤手,存放时应特别小心,勿让儿童使用。
三、健康性:
采用生物医学材料制造,不含镍、铬等重金属元素。与肌肤接触不会产生过敏现象。陶瓷材料的化学稳定性极强,耐酸碱、永不生锈变色。不会与食物发生任何化学反应,保持食物原本的新鲜、美味。刀身经过1500℃-1700℃左右高温烧结,全致密、无孔隙、无磁性。使用时不粘污,易于清洁且抑菌。
四、实用性:
氧化锆陶瓷刀为纳米级产品,硬度仅次于金刚石,有超强耐磨度和硬度,颗粒细,表面光洁度高,无金属味,不影响水果、食物口感味道,耐热,抗腐蚀,不生锈,无磁性,不导电,易清洗易使用,刀口锋利持久(可以保持数年锋利无需再磨),是应用现代高科技研制的一种新型超级刀具。
氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主,存在部分共价键,因此具有许多优良的性能.大部分氧化物具有很高的熔点,良好的电绝缘性能,特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性,在上程领域已得到了较广泛的应用.
2.1氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷又称刚玉瓷,一般以α-A1203为主晶相.根据A1203含量和添加剂的不同,有不同系列.如根据A1203含量不同可分为75瓷,85瓷,95瓷,99瓷等根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷根据添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等.
Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳定、机械强度最高的一种A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映,只有Mg, Ca,Zr和Ti在一定温度以上对其有还原作用热的硫酸能溶解A1203,热的HCl, HF对其也有一定腐蚀作用A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的.由于A1203陶瓷优异的化学稳定性,可广泛地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套,输送酸的管道内衬和阀门等.
氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点,因而在电子、电器方面有十分广阔的应用领域.
A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域得到了广泛应用.如制造纺织耐磨零件、刀具.各种发动机中还大量使用A1203陶瓷火花塞.
透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性,同时具有高温强度高、耐热性好、耐腐蚀性强等特点.可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等.
2. 2氧化锆(Zr02)陶瓷
Zr02有二种锆同素异形体立方结构(c相)、四方结构(t相)及单斜结构(m相).根据所含相的成分不同,Zr02陶瓷可分为稳定Zr02陶瓷材料、部分稳定Zr02陶瓷.
2. 2. 1稳定Zr02陶瓷
稳定Zr02陶瓷主要由立方相组成,其耐火度高、比热与导热系数小,是理想的高温隔热材料,可以用做高温炉内衬,也可作为各种耐热涂层.
稳定Zr02陶瓷化学稳定性好,高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀,但不能抵抗碱性物质的腐蚀.周期表中第V , VI ,VII族金属元素与其不发生反应,可以用来作为熔炼这此金属的坩埚.
纯Zr02是良好的绝缘体,由于其明显的高温离子导电特性,可作为2000℃使用的发热元件,高温电极材料,还可用作产生紫外线的灯.
此外利用稳定Zr02的氧离子传导特性,可制成氧气传感器,进行氧浓度的测量.
2. 2. 2部分稳定Zr02陶瓷
部分稳定Zr02陶瓷由t c双相组织组成,具有非常高的强度,断裂韧性和抗热冲击性能,被称为“陶瓷钢”.同时其热传导系数小,隔热效果好,而热膨胀系数又比较大,比较容易与金属部件匹配,在日前所研制的陶瓷发动机中用于气缸内壁、活塞、缸盖板部件.
部分稳定Zr02陶瓷还可作为采矿和矿物工业的无润滑轴承,喷砂设备的喷嘴,粉末冶金上业所用的部件,制药用的冲压模等.
另外,部分稳定Zr02陶瓷还可用作各种高韧性,高强度工业与医用器械.如纺织工业落筒机用剪刀、羊毛剪,磁带生产中的剪刀,微电子工业用工具,此外由于其不与生物体发生反应,也可用作生物陶瓷材料.
2.3 MgO陶瓷
MgO陶瓷的主晶相为MgO,属立方晶系氯化钠结构,熔点2800℃,理论密度3.58 g/cm2,在高温下比体积电阻高,介质损耗低,介电系数为9.12具有良好的电绝缘性,属于弱碱性物质.MgO对碱性金属熔渣有较强的抗侵蚀能力,与镁、镍、铀钍、铝、钼等不起作用,可用于制备熔炼金属的坩锅、浇注金属的模子,高温热电偶的保护管,高温炉的炉衬材料等.
3氮化物陶瓷
氮化物包括非金属和金属元素氮化物,他们是高熔点物质.氮化物陶瓷的种类很多,但都不是天然矿物,而是人工合成的.日前工业上应用较多的氮化物陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)等.
3. 1氮化硅(Si3N4)陶瓷
Si3N4陶瓷材料的热膨胀系数小,因此具有较好的抗热震性能在陶瓷材料中,Si3N4的弯曲强度比较高,硬度也很高,同时具有自润滑性,摩擦系数小,与加油的金属表明相似,作为机械耐磨材料使用具有较大的潜力Si3N4陶瓷材料的常温电阻率比较高,可以作为较好的绝缘材料Si3N4陶瓷耐氢氟酸以外的所有无机酸和某些碱液的腐蚀,也不被铅、锡、银、黄铜、镍等熔融金属合金所浸润与腐蚀高温氧化时材料表面形成的氧化硅膜可以阻碍进一步氧化,抗执化温度达1800℃.
Si3N4陶瓷可用作热机材料、切削工具、高级耐火材料,还可用作抗腐蚀、耐磨损的密封部件等.
3. 2氮化铝(AlN)陶瓷
AIN属于共价键化合物,六方晶系,纤维锌矿型结构,白色或灰白色,密度3.26g/cm2,无熔点,在2200℃- 2250℃升华分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形.具有优异的抗热震性.AlN对Al和其它熔融金属、砷化稼等具有良好的耐蚀性,尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性,此外,还具有优良的电绝缘性和介电性质但AlN的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解.
AlN可以用作熔融金属用坩锅、热电偶保护管、真空蒸镀用容器,也可用作真空中蒸镀金的容器、耐热砖等,特别适用于作为2000℃左右氧化性电炉的炉衬材料AlN的导热率是A1203的2-3倍,热压时强度比Al203还高可用于高强度、高导热的场合,例如大规模集成电路的基板等.
陶瓷内衬弯头的陶瓷层是在2200℃以上的高温下形成的致密刚玉陶瓷,经过渡层与钢管紧密结合。该产品具有良好的耐磨、耐蚀、耐高温及高强度、高韧性、高抗机械冲击能力的综合性能。是一种具有世界先进技术的输送管道用新型材料。该产品在矿山、煤炭行业中的应用 (1)矿山:矿山充填、精矿粉和尾矿运送对管道弯头的磨损严重,以往采用的矿粉输送管道弯头使用寿命不到一年,改用该种弯头可使用寿命提高10倍以上。 (2)煤碳:选煤及长距离管道输煤普遍采用湿法输送,要求输送管的弯头既耐磨又耐蚀,陶瓷内衬弯头非常适合这个特点。