【大学课件】无机非金属材料PPT

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生活中的无机非金属材料
玻璃、水泥、陶瓷
石英钟表
手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)
玻璃刀（金刚砂）
金刚石钻头
彩电（荧光材料）
煤气炉中的电子打火(压电陶瓷)
海底电缆（光导纤维）
. 电脑的CPU（单晶硅）
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无陶瓷机材非料金概属述材—料分的类种类
陶瓷
传统陶瓷 特种陶瓷
结功
构能
陶陶
瓷瓷
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无陶瓷机材非料金概属述材—料分的类种类
精陶瓷：以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、
建筑卫生陶瓷等
炻瓷： 以陶土和黏土为主要原料，包括地砖、外墙砖、
耐酸陶瓷等
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普通陶瓷材料
2、普通工业陶瓷--卫生陶瓷
以高岭土为主要原料而制得 的用于卫生设施的带釉陶 瓷制品，有陶质、炻瓷质和 瓷质等。
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卫生陶瓷
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普通陶瓷材料
2、普通工业陶瓷--电器绝缘陶瓷
特种陶瓷—氧化物陶瓷
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是Al2O3和SiO2。 主晶相为刚玉（α-Al2O3），随着SiO2质量百分数 的增加，还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶 相的不同，分为刚玉瓷、刚玉-莫来石瓷和莫来石瓷。 Al2O3有三中结晶形态，即α、β、γ型。α型是高 温型，而γ型是低温型。
又称电瓷，是作为隔电、机 械支撑及连接用的瓷质绝 缘器件。分为低压电瓷、高 压电瓷和超高压电瓷等。
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绝缘瓷瓶
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普通陶瓷材料
2、普通工业陶瓷--化工陶瓷
要求耐酸、耐高温、具 有一定强度。主要用于 化学、化工、制药、食 品等工业。
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特种陶瓷
与普通陶瓷主要有以下区别：
1、在原料上，突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的局限， 特种陶瓷一般以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物等为主 要原料；
第9章：无机非金属材料
陶瓷材料概述 普通陶瓷 特种陶瓷 玻璃
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陶瓷材料概述—概念
陶瓷是以天然或人工合成的各种无机化合物为基本原料， 经过原料处理、成型、干燥、烧制等工序制成的、具有多 相多晶态结构的一类无机非金属材料。
陶瓷是金属（或类金属）和非金属之间形成的化合物，这 些化合物以离子键或共价键相结合，其性质坚硬、耐热性、 耐蚀性、耐久性优良，但质地脆，加工困难是其缺点。近 十几年来，特别是一些陶瓷材料用来制作柴油发动机及燃 气轮机上的一些结构零件和刀具，代替了金属材料，使陶 瓷材料备受人们的关注。
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
BeO陶瓷
BeO晶体无色，属六方晶系，在固态下无晶型转变，结构稳
定。
➢BeO陶瓷的导热系数大，线膨胀系数不大，抗热震性高➢室温强度比Al2O3的低，但随温度的上升其变化较小，硬度 与Al2O3差不多； ➢化学稳定性好，是抵抗炭还原作用最强的一种氧化物；
3）电器绝缘陶瓷
2）卫生陶瓷
4）化工陶瓷
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普通陶瓷材料
1、日用陶瓷
一般应具有良好的白度、光泽度、透光性、热 稳定性和强度。 日用陶瓷主要应用于 茶具、餐具和工艺品
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普通陶瓷材料
2、普通工业陶瓷--建筑陶瓷
以黏土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷
粗陶瓷：以难熔黏土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等
氧化物陶瓷
Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO
碳化物陶瓷
SiC、B4C、WC、TiC
氮化物陶瓷
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Si3N4、AlN、TiN、BN
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普陶瓷通材陶料瓷概材述料—陶瓷制品的生产工艺
普通陶瓷材料的生产工艺过程
配料
成形
煅烧
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普通陶瓷材料
普通陶瓷品种
1、日用陶瓷
2、普通工业陶瓷
1）建筑陶瓷
特种陶瓷—碳化物陶瓷
碳化硅陶瓷坩埚
碳化硅陶瓷密封件
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特种陶瓷—碳化物陶瓷
特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性。
Si3N4陶瓷是强共价键材料，原子结合力强，属六方晶系。 Si3N4陶瓷具有良好的化学稳定性，能抵抗除氢氟酸以外的 各种酸、碱和熔融金属的侵蚀；具有优异的绝缘性；硬度高，
陶瓷在烧结时容易开裂，为此，要加入适量的稳定剂，如
.Y2O3。
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
ZrO2陶瓷的应用
ZrO2陶瓷的特点是热导率小，是理想的高温绝热材料。 化学稳定性好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作 特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、 切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。
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其中刚玉瓷的性能最佳。
特种陶瓷—氧化物陶瓷
Al2O3陶瓷的性能及应用
陶瓷球磨罐
1、强度高：装置瓷和其它机械构件 2、硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等 3、熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等 4、化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼 5、电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳 6、光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光
➢BeO在高温下对各种熔渣的抗腐蚀性很强，只受熔碱的侵蚀；
➢BeO还具有消散高能辐射的能力。
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
MgO陶瓷
耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀，可以用作坩埚冶炼高纯 度Fe、Mo、Cu、Mg等金属及浇注金属的铸模。也可用于高 温热电偶保护套等。
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特种陶瓷—碳化物陶瓷
特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性。
2、制备上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的界限， 广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热等静压等 手段；
3、在性质上，特种陶瓷有不同的特殊性质和功能。
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
特点：化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温 度高、高温强度高。
Al2O3陶瓷
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ZrO2陶瓷 BeO陶瓷
M14 gO陶瓷
振荡元件等
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星式氧化铝陶瓷球磨机
高压钠灯的灯管
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
氧化铝陶瓷喷咀 氧化铝陶瓷密封环 氧化铝热电偶套管
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特种陶瓷—氧化物陶瓷
ZrO2陶瓷
ZrO2陶瓷有三种晶型。常温下是单斜晶系，1000度以上 转变为四方晶系，到2300度以上又转变成立方晶系。由
单斜向四方的转变是可逆的，并伴随7％的体积变化。导致
SiC陶瓷有两种晶体结构：α－SiC和β－SiC。前者属六方 晶系，是高温稳定相；后者属等轴晶系，是低温稳定相。 SiC陶瓷的莫氏硬度13，在1400度的高温下仍能保持相当高 的弯曲强度；SiC陶瓷有很高的热传导能力，抗蠕变性能好， 对酸性熔体有很强的抵抗力，但不抗强碱。 SiC陶瓷主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷嘴，热电 偶. 套管等高温零件。还可用于高温下热交换器2。3