阅读材料：高温结构材料简介

高温结构材料

20世纪80年代初，美国和日本相继研制成汽车陶瓷发动机，并分别装在5吨卡车和中型轿车上进行了几千千米的运行试验。结果表明，这种用新材料制作的发动机比金属发动机提高功效50％，节约能源达40％之多。这就为陶瓷材料的应用开创了新的途径。

接着，我国于1990年也研制成功无水冷陶瓷发动机（没有冷却水系统），先经过400小时台架试验，后又装在一辆小轿车上，顺利地进行了上海至北京的长距离路面运转试验。这标志着我国在陶瓷新材料的研究和应用上已达到世界先进水平。

提起陶瓷，大家都很熟悉，因为在日常生活中经常要同它打交道，即每天都要使用的那些盆盆罐罐和杯、盘、碗、碟等器具。实际上，这些陶瓷制品只是陶瓷王国中的成员之一，叫做“日用陶瓷”。在人们印象中，陶瓷很脆，一碰就碎，怎能用来制作汽车发动机呢？其实，制造汽车发动机的陶瓷与普通的陶瓷不同，是采用精细原料烧结而成，具有特殊的性能，所以人们将它叫做“精细陶瓷”或“精密陶瓷”“高技术陶瓷”等，通常简称为“精陶瓷”。

精陶瓷是采用人工合成的高纯超细粉末原料，以精确选定的成分配比，在严格控制的条件下经过成型、烧结和其他处理而制成的具有微细结晶组织的无机材料。由于它具有一系列优越的性能，其应用范围是普通陶瓷无法比拟的。

就以用结构陶瓷制成的柴油发动机来说，这种精陶瓷发动机不仅在高温下强度高、耐磨、耐腐蚀、比金属材料轻、硬度大，而且几乎不导热，可防止发动机内产生的热量散发出去，因而能节省近一半的燃油。

高温结构陶瓷是精陶瓷的典型代表之一。它是由纯度很高的氮化硅、氮化硼、碳化硅、氧化锆等粉末原料在1700摄氏度的高温下烧结而成的。这种材料具有强度高、硬度大、耐高温和耐磨等优点，因而成为现代冶金、机

械、汽车、航天工业等许多领域应用的重要材料。

用高温结构陶瓷制成的水泥、冶金用的各种工业窑炉，不仅能耐1200～1300摄氏度的高温（用高温合金制成的窑炉，使用温度一般不超过900摄氏度），而且可节省燃料42％左右。因此，高温结构陶瓷是制造工业窑炉的最佳材料。

现在北京和一些城市街道上的路灯，大都换成光色宜人的高压钠灯。这种灯使用的就是用高纯氧化铝制成的陶瓷管（高温结构陶瓷的成员之一），它能耐1000摄氏度以上的高温，不怕急冷、急热，还能节省电能。如果能推广使用这种照明灯，每年将节省数以亿度计的电能。

高温结构陶瓷还可用来制成切削难加工材料的陶瓷刀具。它比硬质合金刀具的切削速度快约5倍，使用寿命长20～30倍。

突破思路

硅元素在地壳中的含量仅次于氧，由硅元素形成的一系列无机非金属材料物质越来越广泛的应用于人类的生产和生活中。

1．充分用好课本上的彩图以及学生感兴趣的材料（如硅芯片、光纤等）引导学生掌握硅、二氧化硅的结构、性质、用途等。

2．传统无机非金属材料（玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦等）广泛用于建筑领域（高楼大厦、桥梁、大坝、公路等）；新型的无机非金属材料（高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等）用于制造汽车发动机、修复再造成人体器官以及声呐系统、气象探测、遥测环境保护、压电地震仪等。这一部分内容新颖，学生自学就可以掌握。