先进陶瓷等静压成型模具,在原料、工艺方面有别于传统陶瓷,通常采用高纯、超细原料,通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。高性能陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等,是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料,具有优异的力学、声、光、热、电、生物等特性的陶瓷。先进陶瓷在原料、工艺方面有别于传统陶瓷,特定的精细结构使其具有高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、绝缘、超导、生物相容等一系列优点,被广泛应用于化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等领域。
先进陶瓷:按化学成分可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化 物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。按性能和用途可分为功 能陶瓷和结构陶瓷两大类。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能,具有电气 性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点,主要包括绝缘和介质陶 瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体及其敏感陶瓷等;结构陶瓷主要基于材料 的力学和结构用途,具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点。
高强度及耐磨性能使得陶瓷材料在结构领域选材中脱颖而出。相较有机 材料及金属材料,在相同密度、比刚度及成本情况下,陶瓷材料的强度最强,因而决 定了陶瓷材料可以更好适用于更加苛刻的环境中,此外,经中南工大粉末冶金研究 所测定,陶瓷材料耐磨性相当于锰钢的 266 倍,高铬铸铁的 171.5 倍。
热学性能方面,良好的导热性能、热膨胀性能及抗热震性使得陶瓷材料在许多 应用领域有着金属等其他材料不可替代的地位。相比于有机材料,陶瓷材料及金属 材料的导热性能更好,但在高温情况下,陶瓷材料的热膨胀系数及热应力断裂抵抗 因子低于金属材料,意味着陶瓷材料在高温情况下可以经受住较大的热冲击,是极 端环境中最佳材料。
结构陶瓷材料的致命弱点是脆性。目前结构陶瓷材料的研究及开发已从原先倾 向于单相和高纯度的特点向多相复合的方向发展,其中包括纤维(或者晶须)补强 的陶瓷基复合材料、自补强陶瓷材料及纳米复相陶瓷等等,使得结构陶瓷材料性能 得到了极大的改观。
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