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粉體技術在陶瓷行業的應用
2014年12月30日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:5093
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      在高端陶瓷和特種陶瓷的生產過程中,粉體技術的應用是非常重要的,關系著產品品質的高低和產品功能的實現。本文就粉體技術在陶瓷行業的應用做一下總結:


      精細陶瓷

      目前,日本、美國和西歐等發達國家的精細陶瓷生產量和應用量是全世界最大的。日本和美國精細陶瓷產量約占全世界市場份額的70%以上。我國精細陶瓷的起步較晚,但隨著一些民企和中外合資精細陶瓷生產企業的逐漸發展壯大,我國的精細陶瓷產業已初具規模。目前,我國精細陶瓷的生產規模總體仍較小,但從其結構和功能來區分,我國精細陶瓷的發展趨勢仍與國外精細陶瓷的發展趨勢基本一致,主要是以電子陶瓷為主。精細陶瓷主要應用于電子、通信、化工、冶金、機械、汽車制造、能源、航空航天等空間技術裝備各領域。


精細陶瓷制品


       陶瓷工業的原料制備過程中需要對物料進行粉磨和混合。為了后續的擠壓成型,多采用濕法的批次粉磨工藝。原料取決于漿料的粉磨效果好壞,直接影響著泥坯的流變性和成型燒結質量。研磨過程中要避免金屬物的污染。所使用的襯板多為非金屬材料。研磨介質采用球石或陶瓷磨球。在精細陶瓷生產過程中、原料超細研磨更為需要。無論是功能陶瓷還是結構陶瓷。都是多種原料固相反應的產物。若原料粉碎得越細,多種原料的混合度就越高,固相反應也就越均勻徹底,產品性能也就越好。達到納米級的陶瓷微納米陶瓷,通過其小尺寸效應,希望克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。若能解決單相納米陶瓷的燒結過程中抑制晶粒長大的技術難題,則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優點。在制備納米粉體的工藝上,除了保證納米粉體的質量,做到尺寸和分布可控,無團聚,能控制顆粒的形狀,還要生產量大。

      結構陶瓷
      高溫、高強、超硬、耐磨、抗腐等機械力學性能為其主要特征。例如,納米級ZrO2陶瓷,燒結溫度為1250℃,施加一不大的力有400%的形變,類似金屬的延展性。室溫下進行拉伸疲勞試驗,斷裂后表層晶粒間同樣表現為塑性形變。不僅離子型物質如此,共價型的SiCl4也有微小超塑性行為。美國一科學家用CaF2納米材料在室溫下可大幅度彎曲不斷裂。納米TiO2陶瓷度達95%,高硬度,耐高溫,若用于改善發動機系統,將大大改善其性能。通過降低燒結溫度制成小晶粒,可用于電子陶瓷制備,例如:采用納米鈦酸鋇顆粒燒結來提高片式電容器和片式電感器的各項指標性能。

結構陶瓷制品

       功能陶瓷
        以電、磁、光、聲、熱、力等性能及相互轉換為主要特征。例絕緣陶瓷、介電陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、半導、導電、超導陶瓷。有的學者基于過渡液相燒結機制的高性能壓電陶瓷材料具有低燒結溫度、高壓電常數和低介質損耗等諸多優點。低燒多層壓電變壓器(MPT)以其低驅動電壓、小體積、高升壓比、薄型片式化等優點在液晶顯示背光電源等方面獲得應用。多層壓電變壓器及其背光電源具有高功率密度、高轉換效率、薄型化和低成本等特點。基于缺陷化學原理和無晶粒長大的致密化燒結動力學,制備了亞微米/納米晶鈦酸鋇基陶瓷及其薄層化賤金屬內電極MLCC。研制了低燒鐵氧體材料及其片式電感器。

功能陶瓷制品


       生物陶瓷
       生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料,即直接用于人體或與人體相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。廣義講,凡屬生物工程的陶瓷材料統稱為生物陶瓷。生物陶瓷材料因其與人的生活密切相關,故一直倍受材料科學工作者的重視。應用化學沉淀法制備了粒徑約100nm的β-磷酸三鈣(β-TCP)超細粉體,并采用放電等離子燒結技術燒結β-TCP,制備得到透明的β-TCP生物陶瓷。密度和透光性能分析結果表明,制備得到的β-TCP生物陶瓷純度高、結構致密、晶粒平均尺寸約250nm、具有良好的透光性能。細胞相容性實驗的結果表明,透明β-TCP生物陶瓷對骨髓間質干細胞的增殖作用明顯高于常規的通用聚乙烯培養板。采用化學共沉淀法制備了羥基磷灰石和二氧化鋯超細粉,并以此為原料,通過不同材料的優化組合,用燒結法制備了HA-ZrO2 二元體系復合生物陶瓷材料,其抗折強度達到120MPa, 斷裂韌性值為l.74MPa·m-1/2, 幾乎為純HA的兩倍,接近骨組織(致密骨的抗折強度為160MPa,斷裂韌性值為2.2 MPa·m-1/2)。

生理陶瓷制品(烤瓷牙)

  


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