陶瓷材料的分类
随着生产与科学技术的发展.陶瓷材料及产品种类日益增多.为了便于掌握各种材例或产品的特征,通常以不同的角度加以分类。 1.按化学成分分类 (1)氧化物陶瓷。氧化物陶瓷种类繁多,在陶瓷家族中占有非常重要的地位。*常用的氧化物陶瓷是用Al2O3、SiO2、MgO、ZrO3、CeO2,CaO.Cr2O3及莫莱石(3Al2O3.2SiO4)和尖晶石(MgAl2O3)等。陶瓷中的Al2O3和SiO2相当于金属材料中的钢铁和铝合金一样被广泛应用,表11.1中列出了一些氧化物陶瓷.硅酸盐亦属氧化物系列。如ZrsiO4。Call已等,还有复合氧化物如BaT吗、CgyiO;等亦属此类。
(2)碳化物陶瓷。碳化物陶瓷~般具有比氧化物更高的熔点。*常用的是SIC、SC,凤C.TIC等。碳化物陶瓷在制备过程中应有气氛保护。
(3)氨化物陶瓷。氯化物中应用*广泛的是a几,它具有优良的综合力学性能和耐高温性能。另外,TZN、BN、AI问筹氮化物陶瓷的应用也日趋广泛。*近刚刚出现的C3N4,可望其性能超过Si3O4。
(4)四化物陶瓷。硼化物陶瓷的应用并不很广泛,主要是作为深加剂或第二相加入其它陶瓷基体中,以达到改善性能的目的。常用的有Ti已、Zr&等。
2.按性能和用途分类
(1)结构陶瓷。结构陶瓷作为结构材料用来制造结构零部件.主要使用其力学性能。加强度、韧性、硬度、模量、耐磨性、耐高温性能(高温强度、抗热震性、耐烧蚀性)等。上面讲到的核化学成分分类的四种陶瓷大多数均为结构陶瓷。如 AjZQ石.3N4、Z戏都是力学性能优越的代表性结构陶瓷材料。
(2)功能陶瓷。功能陶瓷作为功能材料用来制造功能器件,主要使用其物理性队如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。例如铁氧体.铁电陶瓷主要使用其电磁性能.用来制造电磁元件,介电陶瓷用来制造电容器,压电陶瓷用来制作位移或压力传感器.固体电解质陶瓷利用其离子传身特性可以制作氧探测器.生物陶瓷用来制造人工骨骼和人工牙齿等。超导材料和光导纤维也属于功能陶瓷的范畴。
值得提出的是,上述分类也是相对的.而不是**的,结构陶瓷和功能陶瓷有时并无严格界限,对于某些陶瓷材林二者兼而有之。加压电陶瓷。虽然可将它划分为功能陶瓷之列,但对其力学性能,如杭区强度、韧性、硬度、弹性模量亦有一定的要求。首先必须有足够的强度,在承受E力时不致破坏,才能实现共压电特性。另外如高温结构陶瓷或航天器防热部件用抗热震耐烧依陶瓷,虽属结构陶瓷之列.但抗热展性不但决定于它本身的强度、韧性、模量,而且导热系数、热膨胀系数也与力学性能一样,对抗热震性有着十分重要的影响。耐腐蚀性是化工陶瓷(如耐酸泵)的重要性能,但要求必须具有~定的力学性能,才能满足承我要求。超导材料就是因为脂性大,做成导线困难.因而目前尚不能进入实际应用阶段。综上所述,不论是结构陶瓷还是功能陶瓷,力学性能是陶瓷材料的*基本性能.只不过是不同用途对力学性能要求的高低不同而已。
本章讨论的对象主要是结构陶瓷。