海扬超微粉体结构与功能陶瓷

       结构与功能陶瓷统称为陶瓷材料,它是超微粉体应用的重要领域之一。同时,由于高纯超微粉体的应用,使得陶瓷材料在微观结构和其他性能,尤其是韧性方面有了质的飞跃。

       结构陶瓷是指那些具有优异的机械性能及优良的耐高温、耐腐蚀性,因而可用于工程结构件的陶瓷材料;功能陶瓷是指那些具有特殊的电、磁、光、声、热等特性,因而可用于各种功能器件的陶瓷材料。

       陶瓷是人类最早使用的材料之一,在人类发展史上起着重要作用。直到现在,陶瓷仍是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范围遍及国民经济的各个领域,不仅在人们的日常生活中不能没有陶瓷,就是在工业、、国防及科学研究中也同样不能缺少陶瓷。这是因为陶瓷有着许多其他材料无法比拟的优异性能,如耐磨损、耐腐蚀、耐高温高压、硬度大、不会老化等,能够在其他材料无法承受的恶劣环境条件下工作,但是,陶瓷材料的一个主要缺点,也是最大的弱点,就是其脆性,具体表现为:在外力作用下,不发生显著变形即告破坏。这一缺点使得陶瓷材料难以作为结构材料使用,在很大程度上限制了它的应用范围,如何克服陶瓷材料的脆性、提高陶瓷材料的韧性便成为长期以来科学家们的一个努力方向。

        除了脆性这一最大的弱点之外,陶瓷材料还存在其他方面的一些弱点,如加工困难。由于陶瓷是脆性材料,同时硬度又比其他材料大,很难像普通材料一样对陶瓷材料进行切割、创磨、钻孔等操作,又如,陶瓷材料的烧结温度很高,设备投资大,能耗高,不利于环境保护。如何使陶瓷材料能在较低温度下完成烧结,并具有较好的可加工性,也是研究人员长期以来试图解决的问题。

陶瓷材料的制备工艺主要包括制粉、成型和烧结三步。上述陶瓷材料缺点的克服,在很大程度上取决于超微粉体制备技术的进步。陶瓷科学工作者研究表明,原料粒度越细,材料的烧成温度越低,烧结体越致密,强度和韧性越高。当原料粒度达到纳米粒级时,其烧结温度比普通陶瓷粉体的烧结温度降低数百摄氏度,制取的纳米陶瓷具有高韧性和低温超塑性行为,而且硬度极高。例如,在100℃下,纳米TiO2的显微硬度达到1274.86kPa,而普通TiO2陶瓷的显微硬度低于196. 13kPa.

        制备这些结构和纳米陶瓷的超微粉体包括Al203、ZrO2,TiO2,ZnO.

       BaTiOs等氧化物以及SiC, BC, wC. SisN4、ZN等特种粉体。

      淘瓷颜料和特种釉料是超微或纳米粉体在现代陶瓷中应用的另一个领域。这是因为超微和纳米粉体的应用可以显著提高色料的着色力、光性、色泽等性能并可以减少昂贵的陶瓷颜料和特种釉料的用量。