陶瓷材料的优异性能及成型方法

陶瓷在传统上是指陶器和瓷器，但也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石膏等人造无机非金属材料，现在它实际上已成为无机非金属材料的通称。

（1）陶瓷材料种类

陶瓷的种类很多，但缺乏统一的分类方法，按照习惯，陶瓷一般分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。

1）普通陶瓷

普通陶瓷质地坚硬、脆性大、电绝缘性能高、耐化学腐蚀、耐高温，广泛应用于日常生活（如餐具、茶具及陈列美术品等）、建筑行业（如铺设地面、装备卫生间等）、电力设备（如电气支架、高压套管等）以及化工设备（如耐酸管道、容器等）。

2）特种陶瓷

特种陶瓷是指各种新型陶瓷，是以人工氧化物或非氧化合物为原料制成、具有某种特殊的力学、物理和化学性能的陶瓷。

①氧化铝陶瓷。以Al2O3为主要成分，其质量分数大于45%。其熔点高、耐高温，同时强度、硬度高，耐磨性好。此外，还具有良好的绝缘性、化学稳定性和耐酸碱性。氧化铝陶瓷广泛用于制造高温炉具的零部件、高速切削刀具、内燃机火花塞以及热电偶绝缘套管等。

②氧化铰陶瓷。其原料是BeO，其熔点为2 530℃，硬度与高铝陶瓷一样，仅次于金刚石。这种陶瓷高温抗压强度高，高温电绝缘性良好。此外，其导热性和热稳定性极好。主要用于制作集成电路的基片与外壳、气体激光管和晶体散热片等。

③氧化铬陶瓷。以ZrO2为主要成分。耐高温，使用温度可达2 000～2 200℃，绝缘性好，抗熔融金属的侵蚀能力强，故可作为铂、铑、钯、铷等金属冶炼和提纯的坩埚及炼钢用耐火材料等。

④氧化镁陶瓷。以MgO为主要成分，是典型的碱性耐火材料，Fe，Zn，Cu，Ni等金属对MgO不起还原作用。因此，它可用作冶炼这些金属的坩埚。

⑤碳化硅陶瓷。以SiC为主要成分，具有很高的耐火性和高温强度以及良好的热稳定性、耐磨性和耐蚀性。适于制作热电偶套管、炉管、加热元件以及砂轮、磨料等。

⑥氮化硅陶瓷。以Si3 N4为主要成分，硬度高、摩擦系数低，是优良的耐磨材料。在高温下有较高的力学性能和稳定的化学性能。抗热冲击能力强，是优良的高温结构材料。除氢氨酸外，耐各种无机酸、磁溶液以及耐Ni，Zn，Al等有色金属熔体的侵蚀，是优良的耐腐蚀材料。

⑦氮化硼陶瓷。氮化硼的原料是BN，分为六方晶型和立方品型两种。(www.xing528.com)

用四氯化硼（BCl4）和氨气（NH4）在一定条件下反应制成BN粉，然后经压制、烷结即可得到六方晶型氯化硼陶瓷。其硬度低，制品可进行各种切削加工，可作为高温耐磨材料、高温电绝缘材料应用。

六方晶型氮化硼，在一定条件下可转变成立方晶型氮化硼陶瓷。它的硬度略低于金刚石，有很强的抗氧化能力，可经受1 800℃的高温，且导热性良好。因此，可用作高温模具、磨料、切削刀具和耐磨材料。

（2）陶瓷材料成型

陶瓷成型是将配制好的原料加工成一定形状和规格的半成品的过程。常用的成型方法有以下几种。

1）可塑成型

配料时向粉末或粒状的原料中加入水或塑化剂，控制成可塑泥料，然后用手工挤压或机加工成型。

2）注浆成型

它是将配制的浆料注入多孔模型内，由模具内孔把浆料中的液体吸出而成型的方法，如图3.9所示。

图3.9　陶瓷注浆成型示意图

1，2—多孔模型；3—坯料；4—多余浆料

3）压制成型

它是用压力搭配制好的粉料在模具的模腔内成型的方法。成型的陶瓷要经过烧结才能获得符合要求的制品。