先进陶瓷-先进陶瓷的演变,分类,性能,生产,烧成,整理和设计

主题

背景

二十世纪陶瓷技术的进展

陶瓷技术的最新进展

陶瓷的性质

工业陶瓷的分类

氧化物陶瓷

Non-Oxide陶瓷

基于陶瓷复合材料

生产

氧化物陶瓷

Non-Oxide陶瓷

基于陶瓷复合材料

发射

发射环境

解雇过程的重要性

完成

设计

接下来去哪里?

Backgro

陶瓷和材料世界及其相关材料技术的持续发展正在迅速加速,每一项新技术的发展都为知识库提供了更欧洲杯足球竞彩多的数据。随着新材料和更欧洲杯足球竞彩新技术的开发;处理、成形和精整的方法需要设计出来,以保持这种快速发展的步伐。这种快速和加速的技术发展的最突出的例子之一是电子工业,更具体地说,简单晶体管。这种发展的速度以及相关材料和加工技术的发展是相当惊人的。欧洲杯足球竞彩推动的方向是小型化,并将最大性能压缩到最小的空间中。最近注意到,一封电子邮件说;“如果汽车工业以计算机工业的速度前进,我们就能驾驶一升能跑1000公里、价格为25美元的汽车了。”简单晶体管的概念是20世纪最重要的电子工程成就之一。

二十世纪陶瓷技术的进展

自人类有了概念思维能力以来,20世纪在陶瓷和材料技术方面取得了最大的进步。欧洲杯足球竞彩冶金学在这一时期的广泛发展,现在已经产生了几乎所有可以想象到的金属合金组合,这些合金的性能是众所周知和充分利用的。对更快、更高效、更低成本生产技术的追求一直持续到今天。随着金属基系统的极限被超越,需要能够在更高温度、更高速度、更长的寿命和更低的维护成本下工作的新材料,以跟上技术进欧洲杯足球竞彩步的步伐。金属凭借其独特的性能:延展性、抗拉强度、丰富性、化学成分简单、生产成本相对较低、成形方便、连接方便等,在材料发展中占据了前沿地位。欧洲杯足球竞彩相比之下,陶瓷:由于其性质脆弱,具有更复杂的化学成分,需要先进的加工技术和设备来生产,当与其他材料(如金属和聚合物)结合时性能最好,这些材料可以用作支撑结构。2020欧洲杯下注官网欧洲杯足球竞彩这种组合可以做出大的形状;航天飞机是先进材料应用的一个典型例子,也是先进材料能力的一个极好的例子。欧洲杯足球竞彩

陶瓷技术的最新进展

仅仅在过去的30年左右,随着对陶瓷化学、晶体学的理解的进步,以及对先进和工程陶瓷生产的更广泛的知识的获得,这些材料的潜力才得以实现。欧洲杯足球竞彩本世纪最重要的发展之一是罗恩·加维的作品在墨尔本的CSIRO,开发了PSZ(部分稳定氧化锆)和相变增韧陶瓷。这一进步改变了人们对陶瓷系统的看法。以前用于金属的技术现在被认为适用于陶瓷系统。相变、合金化、淬火和回火技术被应用于一系列陶瓷系统。陶瓷的断裂韧性、延展性和抗冲击性得到了显著改善,与金属的物理性能差距开始缩小。最近在非氧化物和更坚硬的陶瓷(如氮化陶瓷)方面的发展进一步缩小了差距。

陶瓷的性质

今天的工程应用陶瓷可以被认为是非传统的。传统陶瓷是更古老和更广为人知的类型,如:瓷器、砖、陶器等。新出现的陶瓷家族是指先进的,新的或精细的,利用高度精炼的材料和新的成形技术。欧洲杯足球竞彩这些“新的”或“先进的”陶瓷,当用作工程材料时,具有一些可以被视为优于金属基系统的性能。这些特性使这组新陶瓷处于最吸引人的位置,不仅在性能方面,而且在成本效益方面。这些特性包括高耐磨性,优异的热强度,化学惰性,高加工速度(作为工具)和尺寸稳定性。

工业陶瓷的分类

技术陶瓷也可以分为三种不同的材料类别:

氧化物:氧化铝、氧化锆

非氧化物:碳化物,硼化物,氮化物,硅化物

复合材料:颗粒增强,氧化物和非氧化物的组合。

这些类中的每一个都可以开发独特的材料属性。

O希德陶瓷

抗氧化,化学惰性,电绝缘,一般导热系数低,氧化铝的制造稍微复杂,成本低,氧化锆的制造更复杂,成本更高。

Non-Oxide陶瓷

低抗氧化性,极高的硬度,化学惰性,高导热性和导电性,困难的能源依赖制造和高成本。

基于陶瓷复合材料

韧性强,抗氧化性低或高(类型相关),导热性和导电性可变,制造工艺复杂,成本高。

生产

技术或工程陶瓷生产,与过去的传统陶瓷生产相比,是一个要求和复杂得多的过程。必须采用高纯度的材料和精欧洲杯足球竞彩确的生产方法,以确保这些先进材料在最终产品中达到所需的性能。

氧化物陶瓷

高纯度原料(粉末)是使用矿物加工技术制备的欧洲杯足球竞彩,生产精矿,随后进行进一步处理(通常是湿化学),以去除不需要的杂质,并添加其他化合物,以创建所需的起始成分。这是制备高性能氧化陶瓷的一个重要阶段。由于这些通常是高纯度的系统,少量的杂质可以有一个动态的影响,例如少量的MgO可以对氧化铝的烧结行为有显著的影响。各种热处理程序被用来创建精心控制的晶体结构。这些粉末通常被磨成极细或“最终”晶体大小,以帮助陶瓷反应。塑化剂和粘合剂与这些粉末混合,以适应首选的成型方法(挤压、挤压、滑移铸造等),以生产“原材料”。采用高压和低压成形技术。原料被加工成所需的“绿色”形状或前驱体(如果需要加工或加工成所需的形状),然后在空气或稍微还原的气氛中高温焙烧,以产生致密的产品。

Non-Oxide陶瓷

非氧化物陶瓷的生产通常有三个阶段:首先是前驱体或起始粉末的制备,其次是这些前驱体的混合以生成所需的化合物(Ti + 2B, Si + C等),第三是最终成分的形成和烧结。这类原料的形成和烧成需要仔细控制炉或窑条件,以确保在欧洲杯足球竞彩加热过程中没有氧气,因为这些原料在烧成过程中很容易氧化。这类材料一般需要相当高的温度欧洲杯足球竞彩才能烧结。与氧化物陶瓷类似,需要仔细控制纯度和晶体特性,以实现所需的最终陶瓷性能。

基于陶瓷复合材料

这组陶瓷可以由以下几种组合组成:氧化陶瓷-非氧化陶瓷(颗粒状、片状、晶须等)、氧化陶瓷-氧化陶瓷、非氧化陶瓷-非氧化陶瓷、陶瓷-聚合物等,几乎有无限种组合可能。其目的是提高韧性或硬度以更适合于特定的应用。这是一个新的发展领域,成分也可以包括颗粒或基质形式的金属。

发射

新工具陶瓷的烧制条件在温度范围和设备上都有所不同。2020欧洲杯下注官网这个问题太长了,不能在这里讨论。对于感兴趣的人,有很多关于这个主题的出版物。然而,简要描述一些技术和条件是适当的,以提供一个了解先进陶瓷烧制的基本技术。一般来说,这些材料的焙烧温度远高于欧洲杯足球竞彩金属,通常范围在1500°C到2400°C甚至更高。这些温度需要非常专门的熔炉和炉衬来达到这些高温。有些材料需欧洲杯足球竞彩要特殊的气体环境,如氮气或受控的炉内条件,如真空。其他的则需要极高的压力来实现致密化(HIPs)。因此,这些炉在设计和概念上都非常多样化。在这些炉子中典型的加热方法是气体(气体加氧气,气体加加热空气),电阻加热(金属、碳和陶瓷加热器)或电感加热(射频,微波)。

发射环境

燃气加热一般在常压到低压之间进行。电阻加热在从真空到200mpa的压力范围内进行。电感加热也可以在与电阻相同的范围内进行。在电阻和电感加热,系统不必与大量的点火产品,因此可以包含。在上述方法中使用的典型炉型有箱型、隧道型、钟型、HIP(气体和电阻加热)、密封型(“高压釜”密封型碳元素加热)、密封特殊设计型(水冷型射频加热)或开式微波加热(小物件)。

解雇过程的重要性

这一简短的清单提供了一个指示,仅仅是如何不同的技术,用于烧高级陶瓷。每一种陶瓷在烧制速度、环境条件和温度方面都有自己的特殊要求。如果不满足这些条件,那么最终产品的质量,甚至最终化合物和密度的形成都将无法实现。

完成

先进材料生产的最后阶段之一是精确公差的精加工。欧洲杯足球竞彩这些材料可能欧洲杯足球竞彩非常坚硬,硬度接近钻石,因此抛光可能是一个相当昂贵和缓慢的过程。抛光技术可以包括:激光、水射流和金刚石切割、金刚石磨削和钻孔,但如果陶瓷是导电的技术,如电火花加工(电火花加工)可以使用。由于追求硬度是主要的发展目标之一,而且随着每一种新开发的材料硬度的增加,与涂饰有关的问题也会增加。数控磨削设备的发展通过最小化人工含量降低了最终磨削的成本,但通常2020欧洲杯下注官网需要大量的运行来抵消这一设备的安装成本。小的运行通常在经济上是不可行的。这个问题的一个替代方案是“净成形”或成形到可预测或可接受的公差,以最小化加工。泰勒陶瓷工程通过引入一种叫做“近净成形”的技术实现了这一目标。这种独特的澳大利亚开发可以形成复杂的组件,偏差低至±0.3%,从而节省大量的最终加工成本。

在今天的许多应用中,一些材料的有益特性被结合起来,以增强和有时支持其他材料,从而创建混合复合材料。欧洲杯足球竞彩在混合复合材料的情况下,是每一种新材料的可用性和性能性能决定了新材料的性能。在某些情况下,必须进行现场评估测试,以确定新复合材料的长期耐久性,然后才能投入使用。

设计

在设计结构、部件和器件时,需要考虑先进材料的特性。欧洲杯足球竞彩最终的设计和材料选择最终必须是成本有效的,必须可靠的功能,并应是现有技术的改进。先前的性能知识显然是一种资产,然而在许多新的应用中,先前的知识可能无法获得,因此需要仔细观察和记录实验模型的性能特征,或在工厂试验中。在这方面,材料工程师与研究团队密切联系欧洲杯足球竞彩,共同开发新概念。由于我们仍在使用相对脆弱的材料,这一点必须始终牢记。欧洲杯足球竞彩新的技术,如有限元分析已经证明在这方面是有益的。计算机模型的使用使结构可以在屏幕上创建,而不需要昂贵的原型。

接下来去哪里?

先进的陶瓷材料现在已经在日常使用的欧洲杯足球竞彩许多领域建立了良好的地位。先进陶瓷材料在性能、使用寿命、运营成本和维护方面的改善都是其优点的明显证据。欧洲杯足球竞彩现在的寿命是几年而不是几个月,成本经济仅是现有组件成本的两倍,这给了先进陶瓷材料一个主要的优势。欧洲杯足球竞彩这些先进材料的生产是一个复杂和苛刻的过程,设备成本高,需要高度专业欧洲杯足球竞彩化和训练有素的人员。2020欧洲杯下注官网未来的陶瓷材料将开发多晶欧洲杯足球竞彩相组合和复合陶瓷结构的性能,即在最终化合物中共同沉淀或包含具有有益性能的不同晶结构。

明天(甚至今天)的任务将是在最终的陶瓷化合物中填充最高量的键合能量,并赋予这些键合高度的延展性或弹性。必须超过这个能级才能导致失效或位错。技术和材料不断变化的步伐也意味着,将会开发出经过精确设计而具有功能的新型欧洲杯足球竞彩化合物。这将如何实现,以及什么时候知识成为公众——谁知道呢!陶瓷作为一种古老的材料,仍然为新材料的发展提供了机遇。

这是一个令人着迷的探索,但这方面的保密和“魔法”在许多陶瓷生产行业的持续存在,使它更令人着迷。

注:参考文献的完整列表可参阅原文。

主要作者:D.A. Taylor

来源:材料澳大利欧洲杯足球竞彩亚,Vol. 33, No. 1, pp. 20-22 2001年1月/ 2月。

欲了解更多信息,请访问澳大利亚材料工程研究所欧洲杯足球竞彩

评论

  1. 穆罕默德Shoaib 穆罕默德Shoaib 巴基斯坦伊斯兰共和国 说:

    关于陶瓷重要性的好文章

这里所表达的观点只是作者的观点,并不一定代表AZoM.com的观点和观点。

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