氧化物陶瓷

　　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tc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.

　　2.3MgO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3.58g/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.