氧化物陶瓷的高性能与新技术
2021年08月16日 发布
分类:粉体应用技术 点击量:981
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先进陶瓷是人类生活和社会建设中是不可缺少的材料,随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展,其重要性正随时间推移越发凸显,在新材料产业中占据越来越重要的地位。目前按化学成分分类,先进陶瓷可被分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷。 其中,氧化物陶瓷绝对是应用最广泛的一类先进陶瓷材料,它们一般具有较高的熔融温度、机械强度、电绝缘性和化学稳定性,在氧化气氛中非常稳定,主要包括氧化铝、氧化锆、氧化铍、氧化镁等。一般情况下,氧化物陶瓷采用超细粉配料并加入少量烧结促进剂和改性添加剂作为原料,视情况选用不同的成型方法后再在氧化气氛中烧成(但有时候也采用真空、氢气或控制气氛烧结)。不同原料、不同工艺制备而成的氧化物陶瓷,往往在应用上也大有不同,具体如下: 氧化铝 氧化铝陶瓷是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料,不仅价廉易得,还具有高的机械特性和高的电绝缘性与低的介电损耗等特点。工程实际应用的氧化铝陶瓷一般Al2O3含量在75%~99.9%之间,Al2O3含量的不同,其性能便有所不同,用途也各异。
由于原料成本低、性能优良,因此氧化铝陶瓷是现代工程技术中应用最为广泛的陶瓷之一,从亲民的日常厨具到高端的航天科技都能看见它的身影。据研究数据显示,全球年需求氧化铝陶瓷约116万吨,让其成为先进陶瓷领域市场容量唯一过百万吨的品类。 氧化锆 氧化锆陶瓷主要由二氧化锆(ZrO2)组成,在室温下是所有主要精密陶瓷中机械强度较高、断裂韧性较强的材料,具备高强度,硬度,耐高温,耐酸碱腐蚀,生物相容性好及高化学稳定性等条件,而且抗刮耐磨、无信号屏蔽、散热性能优良,同时可加工性强,外观效果好,非常适用于批量生产。
氧化锆陶瓷凭借其良好的性能特点,其应用相对高端,产品附加值更高,涉及的领域有:手机等3C电子领域、智能穿戴领域、光通讯领域、生物医用领域、汽车领域、珠宝领域、日常生活领域及其它领域,同样是我们生活的重要一部分。 氧化铍 氧化铍陶瓷是以氧化铍为主要成分的陶瓷,是一种性能优异的结构陶瓷材料,具有高热导率、高熔点、高强度、高绝缘性、高的化学和热稳定性、低介电常数、低介质损耗以及良好的工艺适应性等特点。
来源:中鸣(宁德)科技装备制造有限公司 氧化铍陶瓷在上世纪最早被用于冶金用坩埚和荧光灯制造,随后大量用于某些反应堆做慢化剂和反射体以及汽车的电子点火系统、高速传递信号的IC基片、陀螺仪上的激光管、汽车零部件及制动装置等。后来随着科技、通信技术等领域的快速发展,BeO陶瓷凭借其具有的高热导率和优良的电性能,更是在日益进步发展的电子封装材料和技术领域应用不断扩大。不过要注意,尽管高纯的氧化铍陶瓷非常安全,但氧化铍粉尘对人体是具有毒性的,因此在应用上也受到了一些限制。 氧化镁 氧化镁陶瓷是典型的新型陶瓷,也属于传统的耐火材料。其理论使用温度高达2200℃,可在1600℃~1800℃长期使用。其高温稳定性及耐腐蚀性能均优于氧化铝陶瓷,且与Fe、Ni、U、Th、Zn、Al、Mo、Mg、Cu、Pt等都不与MgO起作用,所以其应用范围可包括:钢铁、玻璃等冶炼行业中腐蚀性条件下的坩埚或者其他耐火材料。
氧化镁坩埚 除用作冶炼金属的坩埚外,MgO陶瓷在原子能工业中也适于冶炼高纯度的铀和钍;还可用作热电偶保护套管。利用它能使电磁波通过的性质,作雷达罩及红外辐射的投射窗口材料等、冶炼金属、合金,如镍合金、放射性金属铀、钍合金、铁及其合金等的坩埚。压电、超导材料等的原料,并且无污染、耐铅腐蚀等;亦可做陶瓷烧结载体,特别是β-Al2O3等高温下有腐蚀性、挥发性物质的陶瓷产品的烧结保护。 其他 除了上述陶瓷材料外,氧化物陶瓷还包括二氧化钛陶瓷、复合氧化物陶瓷,如尖晶石(MgO·Al2O3),莫来石(3Al2O3·2SiO2)、锆钛酸铅PZT陶瓷等,若能因材施用同样也有着相当不错的应用前景,比如说莫来石陶瓷就依靠其较高的性价比,在高温结构陶瓷领域领域广受欢迎。 作为“性价比之王”系列的氧化物陶瓷,它们的制备与应用一直广受材料工业关注,尤其是涉及新应用时,更是让万千材料人欲罢不能——比如说近年来较火的氧化铝陶瓷在新能源电池领域中的应用;氧化锆在生物陶瓷、氧传感器、电子烟等新兴领域的应用;氧化铍陶瓷的生产与民用领域探讨等等。
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