工業(yè)陶瓷材料

1.氧化鈣陶瓷(calcia ceramics)
       氧化鈣陶瓷(calcia ceramics)是指以氧化鈣為主要成分的陶瓷。
       性質(zhì)：氧化鈣具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，密度為3.08~3.40g/cm，熔點(diǎn)為2570℃，具有熱力學(xué)穩(wěn)定性，能在高溫（2000℃）下使用，與高活性金屬熔體的反應(yīng)小，受氧或雜質(zhì)元素的污染少。制品具有良好的抗熔融金屬侵蝕性和抗熔融磷酸鈣侵蝕的作用。可用干壓法成型，也可注漿成型。
應(yīng)用：
     1）它抗金屬侵蝕性優(yōu)良，是冶煉有色金屬，如高純度鉑、鈾的重要容器；
     2）經(jīng)二氧化鈦穩(wěn)定化的氧化鈣磚，可用作熔融磷酸鹽礦的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯材料；
     3）從熱力學(xué)的穩(wěn)定性來看，CaO 超過SiO2、MgO、Al2O3和ZrO2等，在氧化物中最高。這種性質(zhì)表明，它可作為熔融金屬、合金用的坩堝；
     4）在金屬熔化過程中，可使用CaO質(zhì)取樣器和保護(hù)管，多用在高鈦合金等活性金屬熔體的質(zhì)量管理或溫度控制中；
     5）CaO陶瓷在冶金方面的用途除上述之外，也適用于電弧熔化用的保溫套或平衡實驗角的容器等。
氧化鈣有兩個缺點(diǎn)：
    ①容易與空氣中的水份或碳酸氣發(fā)生反應(yīng)；
    ②與氧化鐵等氧化物在高溫下能發(fā)生熔融反應(yīng)。這種熔渣化作用，是陶瓷易腐蝕和強(qiáng)度低的原因，這些缺點(diǎn)也使得氧化鈣陶瓷難以廣泛應(yīng)用。CaO作為陶瓷還處在初級階段，它具有兩面性，有時穩(wěn)定，有時不穩(wěn)定。今后可以通過原料、成形、燒成等技術(shù)的進(jìn)步，更好地籌劃其用途，使其真正加入陶瓷行列。

2.鋯英石陶瓷(zircon ceramics)
      鋯英石陶瓷(zircon ceramics)是指以鋯英石(ZrSiO4)為主要成分的陶瓷。
      性質(zhì)：鋯英石(ZrSiO4)陶瓷具有良好的抗熱震性、耐酸性、化學(xué)穩(wěn)定性，但耐堿性不佳。鋯英石陶瓷的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)較低，其抗彎強(qiáng)度可保持在1200~1400℃而不下降，但其力學(xué)性能較差，生產(chǎn)工藝與一般特種陶瓷相似。
應(yīng)用：
      1）鋯英石作為酸性耐火材料，已在生產(chǎn)玻璃球及玻璃纖維的低堿鋁硼硅酸鹽玻璃窯爐上得到了廣泛應(yīng)用，鋯英石陶瓷具有高的介電性能及機(jī)械性能，還可以用作電絕緣體及火花塞等；
      2）主要用于制作高強(qiáng)度高溫電瓷、瓷舟、坩堝、高溫窯爐用的承燒板、熔制玻璃爐的爐襯、紅外輻射陶瓷等；
      3）可以制成薄壁制品—坩堝、熱電偶套管、噴咀，厚壁制品—研缽等；
      4）研究表明，鋯英石具有化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和輻射穩(wěn)定性，對U、Pu、Am、Np、Nd、Pa等錒系元素具有較好的包容能力，是固化鋼系高放射性廢物(HLW )理想的介質(zhì)材料；
      目前，有關(guān)鋯英石陶瓷的生產(chǎn)工藝與其力學(xué)性能之間關(guān)系的研究尚未見報道，在一定程度上妨礙了對其性能進(jìn)一步深入的研究，使鋯英石陶瓷的應(yīng)用受到了一定的限制。

3.氧化鋰陶瓷(lithia ceramics)

     氧化鋰陶瓷(lithia ceramics)是指主要成分為Li2O、Al2O3、SiO2的陶瓷制品。自然界中含Li2O的主要礦物原料有鋰輝石、透鋰長石、鋰磷鋁石、鋰云母和鋰霞石。
     性質(zhì)：氧化鋰陶瓷制品的主晶相為鋰霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)和鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，其特點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)低(100~1000℃范圍內(nèi)為-0.03×10/℃~ 4.08×10/℃)，抗熱震性良好。Li2O是一種網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，有加強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)的作用，可有效提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。
     應(yīng)用：可用于制作電爐(特別是感應(yīng)電爐)的襯磚、熱電偶保護(hù)管、恒溫零件、實驗室器皿、烹飪用具等。Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系材料是典型的低膨脹陶瓷，可用作抗熱震材料，Li2O還可以作陶瓷結(jié)合劑，在玻璃工業(yè)中也具有潛在的使用價值。

4.氧化鈰陶瓷(ceria ceramics)
       氧化鈰陶瓷(ceria ceramics)是指以氧化鈰為主要成分的陶瓷。
       性能：該制品的比重為7.73，熔點(diǎn)為2600℃，它在還原氣氛下會變成Ce2O3，熔點(diǎn)由2600℃降到1690℃。700℃時的電阻率為2×10歐姆·厘米，1200℃時為20歐姆·厘米。目前，我國工業(yè)化生產(chǎn)氧化鈰常用的工藝技術(shù)有如下幾種：
      1）化學(xué)氧化法，包括空氣氧化法和高錳酸鉀氧化法；
      2）焙燒氧化法；
      3）萃取分離法。
應(yīng)用：
      1）可作為加熱元件、熔煉金屬及半導(dǎo)體的坩堝、熱電偶套管等；
      2）可作為氮化硅陶瓷的燒結(jié)助劑，還可對鈦酸鋁復(fù)相陶瓷進(jìn)行改性，并且CeO2是一種較為理想的增韌穩(wěn)定劑；
      3）加入99.99% CeO2的稀土三基色熒光粉是制作節(jié)能燈的發(fā)光材料，其光效高，顯色好，壽命長；
      4）用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99%的CeO2制成的高鈰拋光粉硬度高，粒度小而均勻，晶體具有棱角，適合于玻璃的高速拋光；

      5）用98%的CeO2作為玻璃脫色劑和澄清劑，可提高玻璃的質(zhì)量和性能，使玻璃更為實用；

      6）氧化鈰陶瓷，其熱穩(wěn)定性差，對氣氛敏感性也強(qiáng)，因而在一定程度上限制了它的使用。

5.氧化釷陶瓷(thoria ceramics)
       氧化釷陶瓷(thoria ceramics)是指ThO2為主要成分的陶瓷。
       性質(zhì)：純氧化釷為立方晶系，螢石型結(jié)構(gòu)，氧化釷陶瓷制品熱膨脹系數(shù)較大，25~1000℃時為9.2×10/℃；導(dǎo)熱率較小，100℃時為0.105 J/(cm·s·℃)，熱穩(wěn)定性較差，但熔融溫度高，高溫導(dǎo)電性能好，有放射性。成型方法可采用注漿成型（加10%聚乙烯醇水溶液作懸浮劑）或壓制成型（加20%四氯化釷作黏結(jié)劑）。

       應(yīng)用：主要用作熔煉鋨、純銠和精煉鐳的坩堝，也可作為加熱元件，用于探照燈光源，白熾燈紗罩，或作為核燃料，還可用作電子管陰極、電弧熔融用電極等。

6.氧化鋁陶瓷

       該陶瓷是以AL2O3為主要成分的陶瓷（AL2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分成>45%).根據(jù)瓷坯中主晶相的不同，可分為剛玉瓷、剛玉一莫來石瓷和莫來石瓷等；也可按AL2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分成75瓷、95瓷和99瓷等。
應(yīng)用：
       氧化鋁瓷熔點(diǎn)高、硬度高、強(qiáng)度高、且具有良好的抗化學(xué)腐蝕能力和介質(zhì)介電性能。但脆性大、抗沖擊性能和抗熱震性差，不能承受環(huán)境溫度的劇烈變化。可用于制造高溫爐的爐管、爐襯、內(nèi)燃機(jī)的火花塞等，還可制造高硬度的切削刀具，又是制造熱電偶絕緣套管的良好材料。

7.碳化硅陶瓷

      氮化硅陶瓷的最大特點(diǎn)是高溫強(qiáng)度大，具有很高的熱傳導(dǎo)能力，耐磨、耐蝕、抗蠕變性能高，常被用做國防、宇航等科技領(lǐng)域中的高溫?zé)Y(jié)材料，即用于制造火箭尾噴管的噴嘴、澆注金屬用的喉嘴及熱電偶套管、爐管等高溫零件。
應(yīng)用：

      由于熱傳導(dǎo)能力高，還可用于制造氣輪機(jī)的葉片、軸承高溫強(qiáng)度零件，以及用做高溫?zé)峤粨Q器的材料、核燃料的包封材料等