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陶瓷材料解析【新型陶瓷的工艺技术现状及展望】
来源:本网整理  发布时间:2018/6/14 14:44:37  点击:881

1、新型陶瓷的工艺技术现状

新型陶瓷已有100余年的发展历史,尤其是近三十年来,世界科学技术的高速发展令人瞩目,新型陶瓷的制备技术也随之日新月异,其新材质和新产品层出不穷,已成为当今社会不可缺少的新材料之一。新型陶瓷的工艺技术现状列于下图。

      尽管新型陶瓷材料已有一套初步成熟的工艺技术,并已形成了一定的规模与市场,但由于其尚处于发展和提高之中,产品质量和数量还不能满足当今社会日益发展的需求,特别是高性能、高精度的产品还很缺乏。为此,目前需研究和解决的重点是:

      1)工艺——结构——性能的设计与研究

      有效地控制工艺过程,使其达到预定的结构(包括薄膜化、纤维化、气孔的含量、非晶态化、晶粒的微细化等),对于提高新型陶瓷材料的性能和进一步发现其新的功能是十分重要的。目前,新型陶瓷材料的制备技术还不够成熟,尚有许多机理不十分清楚,很难从理想的结构设计而得到所需的显微结构。因而,需进一步加强探索和研究。

      2)重视粉体标准化、系列化的研究与开发

      新型陶瓷材料规模化的大生产,必须以标准化的粉体为基础,并根据不同产品的需要尽可能提供系列化的粉体。因此,高纯、超细陶瓷粉体的制备仍是今后相当长一段时间的主攻方向,的制备工艺和制造成本的降低将成为主攻的重点。

      3)提高新型陶瓷材料制品的重复性、可靠性及其使用寿命

      这是影响新型陶瓷产品能否有市场和发展前景的关键。越是高技术的设备对材料的要求越高。目前新型陶瓷材料使用受到一定的限制。为此,从事新型陶瓷材料工作者必须对此有足够的重视,致力于提高材料的性能和使用寿命。

      4)新型陶瓷材料的精密加工亟待加强

      由于陶瓷材料烧结时带来体积的变化,要满足精密装配等要求必须进行精加工。但陶瓷材料的高强、超硬又给精加工带来了很大的困难。因此,必须研究采用快速、经济的精加工技术,以赋予新型陶瓷材料更广阔的应用领域。

2、新型陶瓷展望

      信息、能源、材料被誉为当代科学的三大支柱。新型陶瓷作为一种新材料,以其优异的性能在材料领域独树一帜,受到了人们的高度重视,在未来的社会中将发挥愈益显著的作用。随着世界科学技术的不断进步,不难预见,新型陶瓷材料必将获得愈益惊人的发展。展望未来,新型陶瓷材料将在下列几方面获得新的进展与突破,对现代技术的发展和人类社会的进步作出特有的贡献。

      1)气相凝聚法制备超微粉体将成为超微粉研究发展的重点

      随着人们对新型陶瓷材料制品性能要求的提高,对其所用粉体性能的要求也将更加苛刻。采用传统的粉体制备法已无能为力。唯有气相凝聚法可以实现这一目标。气相凝聚法是直接利用气相或是通过各种手段将物质变为气体,使之在气体状态下发生化学反应或物理变化,在冷却过程中凝聚形成超微粉。其方法主要有气体中蒸发法、化学气相反应法、电弧等离子体法、高频等离子体法和激光法等。

      2)微波加热将向传统烧结方法挑战

       由于微波加热完全不同于普通常规加热方式,有着加热均匀、加热速度快(500/min以上),高效节能和能实现2000℃以上高温等诸多优点。微波加热还能用于陶瓷简的焊接,为复杂异形陶瓷的制作或陶瓷件的修复创造条件。

      3)陶瓷材料脆性致命弱点将得到显著改变

      陶瓷材料具有高强、耐磨、耐高温、耐腐等许多优异性能,但陶瓷材料致命弱点——脆性,阻碍了它的进一步应用和发展,因此,改善陶瓷材料的脆性一直为陶瓷材料科技工作者研究的热点。目前人们已在粒子弥散增韧、氧化锆相变增韧和晶须(纤维)增韧方面做了许多工作,而其中晶须增韧尤为显著,其断裂韧性已达36MPa1/2,比单一陶瓷增加一个数量级,但韧性指标仍不能达到人们所期望的效果。今后需完善和探索新的复合工艺技术,开发新的增韧方法与途径,如超塑性纳米陶瓷等,使陶瓷材料的脆性得以根本的改变。

      4)纳米材料的应用将为新型陶瓷材料带来新活力

      纳米材料是指在纳米(10-9m)长度范围(1~100nm)内的微粒或结构、结晶或纳米复合的材料。纳米颗粒由于尺寸极小,故不易用一般的方法合成,而采用原位复合法,目前正在探索纳诺技术来制备纳米材料。纳米材料具有特有的“纳米尺寸效应”,一些不易固溶、混溶的组分有可能在纳米尺度复合,从而可开发新颖复合陶瓷材料;高缺陷浓度、高扩散系数和高反应度的纳米材料,将在催化、生物化学等领域获得应用。纳米材料的应用日趋广泛,因而,纳米材料被公认为是21世纪的新材料。

      5)智能陶瓷将日益引起人们的关注

      智能陶瓷是更的功能陶瓷,它利用陶瓷的特有功能,通过传感——反馈——驱动的综合效果,达到感知外界,并对外作功的目的。智能陶瓷可分为被动的智能陶瓷、主动智能陶瓷、高智能陶瓷复合材料。智能陶瓷材料的发展是建立在人类的需求、材料中所孕育的功能和材料中已显露的功能三者之间的联系上。目前需要人们去进一步探索以形成一个庞大的智能系统。

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