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粉体技术在陶瓷行业的应用
2014年12月30日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:5127
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      在高端陶瓷和特种陶瓷的生产过程中,粉体技术的应用是非常重要的,关系着产品品质的高低和产品功能的实现。本文就粉体技术在陶瓷行业的应用做一下总结:


      精细陶瓷

      目前,日本、美国和西欧等发达国家的精细陶瓷生产量和应用量是全世界最大的。日本和美国精细陶瓷产量约占全世界市场份额的70%以上。我国精细陶瓷的起步较晚,但随着一些民企和中外合资精细陶瓷生产企业的逐渐发展壮大,我国的精细陶瓷产业已初具规模。目前,我国精细陶瓷的生产规模总体仍较小,但从其结构和功能来区分,我国精细陶瓷的发展趋势仍与国外精细陶瓷的发展趋势基本一致,主要是以电子陶瓷为主。精细陶瓷主要应用于电子、通信、化工、冶金、机械、汽车制造、能源、航空航天等空间技术装备各领域。


精细陶瓷制品


       陶瓷工业的原料制备过程中需要对物料进行粉磨和混合。为了后续的挤压成型,多采用湿法的批次粉磨工艺。原料取决于浆料的粉磨效果好坏,直接影响着泥坯的流变性和成型烧结质量。研磨过程中要避免金属物的污染。所使用的衬板多为非金属材料。研磨介质采用球石或陶瓷磨球。在精细陶瓷生产过程中、原料超细研磨更为需要。无论是功能陶瓷还是结构陶瓷。都是多种原料固相反应的产物。若原料粉碎得越细,多种原料的混合度就越高,固相反应也就越均匀彻底,产品性能也就越好。达到纳米级的陶瓷微纳米陶瓷,通过其小尺寸效应,希望克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。若能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术难题,则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。在制备纳米粉体的工艺上,除了保证纳米粉体的质量,做到尺寸和分布可控,无团聚,能控制颗粒的形状,还要生产量大。

      结构陶瓷
      高温、高强、超硬、耐磨、抗腐等机械力学性能为其主要特征。例如,纳米级ZrO2陶瓷,烧结温度为1250℃,施加一不大的力有400%的形变,类似金属的延展性。室温下进行拉伸疲劳试验,断裂后表层晶粒间同样表现为塑性形变。不仅离子型物质如此,共价型的SiCl4也有微小超塑性行为。美国一科学家用CaF2纳米材料在室温下可大幅度弯曲不断裂。纳米TiO2陶瓷度达95%,高硬度,耐高温,若用于改善发动机系统,将大大改善其性能。通过降低烧结温度制成小晶粒,可用于电子陶瓷制备,例如:采用纳米钛酸钡颗粒烧结来提高片式电容器和片式电感器的各项指标性能。

结构陶瓷制品

       功能陶瓷
        以电、磁、光、声、热、力等性能及相互转换为主要特征。例绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导、导电、超导陶瓷。有的学者基于过渡液相烧结机制的高性能压电陶瓷材料具有低烧结温度、高压电常数和低介质损耗等诸多优点。低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用。多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点。基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学,制备了亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其薄层化贱金属内电极MLCC。研制了低烧铁氧体材料及其片式电感器。

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类陶瓷材料,即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。广义讲,凡属生物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷。生物陶瓷材料因其与人的生活密切相关,故一直倍受材料科学工作者的重视。应用化学沉淀法制备了粒径约100nm的β-磷酸三钙(β-TCP)超细粉体,并采用放电等离子烧结技术烧结β-TCP,制备得到透明的β-TCP生物陶瓷。密度和透光性能分析结果表明,制备得到的β-TCP生物陶瓷纯度高、结构致密、晶粒平均尺寸约250nm、具有良好的透光性能。细胞相容性实验的结果表明,透明β-TCP生物陶瓷对骨髓间质干细胞的增殖作用明显高于常规的通用聚乙烯培养板。采用化学共沉淀法制备了羟基磷灰石和二氧化锆超细粉,并以此为原料,通过不同材料的优化组合,用烧结法制备了HA-ZrO2 二元体系复合生物陶瓷材料,其抗折强度达到120MPa, 断裂韧性值为l.74MPa·m-1/2, 几乎为纯HA的两倍,接近骨组织(致密骨的抗折强度为160MPa,断裂韧性值为2.2 MPa·m-1/2)。

生理陶瓷制品(烤瓷牙)

  


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