陶瓷按其應(yīng)用不同劃分
可將它們分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩類。
在工程結(jié)構(gòu)上使用的陶瓷稱為工程陶瓷,它主要在高溫下使用,也稱高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這類陶瓷以氧化鋁為主要原料,具有在高溫下強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點(diǎn),在空氣中可以耐受1980℃的高溫,是空間技術(shù)、原子能、業(yè)及化工設(shè)備等領(lǐng)域中的重要材料。工程陶瓷有許多種類,但目前世界上研究十分多,認(rèn)為具有發(fā)展前途的是氯化硅、碳化硅和增韌氧化物三類材料。
壓電陶瓷是一種能將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓δ芴沾桑呐率窍衤暡ㄕ饎?dòng)產(chǎn)生的微小的壓力也能夠使它們發(fā)生形變,從而使陶瓷表面帶電。用壓電陶瓷柱代替普通火石制成的氣體電子打火機(jī),能夠連續(xù)打火幾萬次。
透明陶瓷的主要成分有氧化鎂、氧化鈣、氟化鈣等。透明陶瓷不但能透過光線,還具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。透明陶瓷是一種很好的透明防彈材料,還可以用來制造車床上的高速切削刀、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的零件和坦克觀察窗等,甚至可以代替不銹鋼。
氮化硅高強(qiáng)度陶瓷以強(qiáng)度高著稱,可用于制造燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器、葉片、渦輪等。
精密陶瓷氨化硅代替金屬制造發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱部件,能大幅度提高工件溫度,從而提高熱效率,降低燃料消耗,節(jié)約能源,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量,而且又代替了如鎳、鉻、鈉等重要金屬材料,所以,被人們認(rèn)為是對發(fā)動(dòng)機(jī)的一場革命。氮化硅可用多種方法制備,工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1600K反應(yīng)后獲得:
3Si+2N2 =Si3N4(條件1600K)
也可用化學(xué)氣相沉積法,使SiCl4和N2在H2氣氛保護(hù)下反應(yīng),產(chǎn)物Si3N4積在石墨基體上,形成一層致密的Si3N4層。此法得到的氮化硅純度較高,其反應(yīng)如下:
SiCl4+2N2+6H2→Si3N4+12HCl
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷還可用來制造發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、切削刀具、機(jī)械密封件、軸承、火箭噴嘴、爐子管道等,具有非常廣泛的用途。
利用陶瓷對聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷。功能陶瓷種類繁多,用途各異。例如,根據(jù)陶瓷電學(xué)性質(zhì)的差異可制成導(dǎo)電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、介電陶瓷、絕緣陶瓷等電子材料,用于制作電容器、電阻器、電子工業(yè)中的高溫高頻器件,變壓器等形形色色的電子零件。
利用陶瓷的光學(xué)性能可制造固體激光材料、光導(dǎo)纖維、光儲存材料及各種陶瓷傳感器。此外,陶瓷還用作壓電材料、磁性材料、基底材料等。總之,新型陶瓷材料幾乎遍及現(xiàn)代科技的每一個(gè)領(lǐng)域,應(yīng)用前景十分廣闊。