新型陶瓷加工路线

传统的陶瓷加工

多晶陶瓷组件的传统陶瓷加工需要多个阶段,包括粉末制造、煅烧、研磨、分级和混合、加入添加剂、成型、干燥和致密化,最后是热处理和机加工。由于这些步骤中的每一步都会影响最终的陶瓷性能,因此必须了解它们,例如,与金属和聚合物相比,在处理陶瓷时需要更全面的方法。虽然目前关于传统陶瓷加工的知识并不完整,但它处于一个合理的水平,许多研究和开发工作都是针对“新颖”的加工。本文概述了粉末、多晶陶瓷、单晶纤维和陶瓷基复合材料(CMC)制备的最新进展,以及细粉末在耐火材料中的新用途,创造了一种新配方,可显著改变陶瓷行业,以及快速成型技术在陶瓷中的应用。

新型粉末加工

大多数陶瓷都是通过成型粉末预制件的受控烧结来生产的。粉末变得越来越细、越来越纯,从而能够更好地控制所产生的陶瓷性能。更细(胶体)的粉末具有更大的表面积,并且在表面积减少的驱动下,烧结在较低的温度下进行或需要更短的时间。

使用更细的粉末还意味着可以制备更薄的多晶层,这在微电子应用中的电容器和薄膜技术中非常有用。以一种新的方式用于陶瓷粉末生产的技术包括溶胶-凝胶处理、燃烧合成、熔合和Dimox(直接金属氧化)。

耐火硅酸铝

溶胶-凝胶法是在20世纪50年代发展起来的,用于生产UO的放射性粉末2.还有ThO2.对于核燃料,不会产生大量的尘埃。它通过从液体中产生凝胶,然后煅烧形成产品,可以是晶体或无定形,致密或多孔,大块固体,纤维,薄膜或粉末。溶胶是固体颗粒在连续液体中的简单分散,其尺寸至少在1nm到1µm之间。欧洲杯猜球平台凝胶是由一个连续的固体骨架包围着连续的液体,因此从溶胶生产凝胶需要在系统中连接固相。

术语溶胶-凝胶包括由悬浮在水溶液(颗粒系统)中的无机胶体颗粒和通过醇盐(金属-有机液体)制成的产品,醇盐可部分水解,然后聚合成凝胶(聚合物系统欧洲杯猜球平台)谢菲尔德大学的研究重点是生产堇青石等难熔铝硅酸盐微晶玻璃(Mg)。2.艾尔4.5.O18),celsian(文学学士)2.艾尔2.2.O8.)、锇酸钡(BaMg2.艾尔6.9O30)通过熔融和溶胶-凝胶工艺制备了这些成分的玻璃粉末,并用电子显微镜检查了微观结构的演变。

在原始粉末颗粒席表面和纤维/基体界面上都会发生结晶。在谢菲尔德大学和英国玻璃之间的等离子熔接中,一种制造这种高耐火材料粉末的替代途径正在开发中。在等离子体区,可以进行浓缩以避免熔体容器反应。英国玻璃公司正在谢菲尔德操作一台每小时50公斤的实验性等离子体熔化机。

应用

这些材料正在欧洲杯足球竞彩考虑用于发电和航空航天工业的燃气轮机,特别是用碳化硅纤维加固。热压或热等静压cmc具有强度高、重量轻、耐热、耐损伤等优点,有望成为下一代航天飞机(天龙)上的热保护系统。

TiO2 Specialities开发了一种新的ZrO涂层方法2.产生致密陶瓷的粉末,耐水热降解。四方氧化锆多晶(TZP)在温度范围为100°C至600°C的潮湿环境中表现出灾难性的强度和韧性损失。然而,通过对陶瓷进行处理,使钇稳定剂具有纳米级分区,陶瓷保持了高韧性和优异的抗水热降解性。由此产生的材料微观结构显示出单斜、贫钇的晶粒核,而四方晶粒壳富含钇。

单晶纤维

单晶纤维在高温应用中具有明显的优势,因为晶粒生长或晶界相蠕变导致的退化是不可能的。在EFG(边缘定义薄膜馈电生长)工艺中,纤维从感应加热的熔体通过小直径钼坩埚生长,并连续缠绕在线轴上。

单晶氧化铝纤维通过该工艺生产(并以Saphikon的名义销售)以及各种形状的蓝宝石组件,如用于集成电路的蓝宝石晶片上的硅衬底、用于照明的电弧管、用作激光医疗用途的光波导的中空纤维,以及(最常见的商业应用之一)作为超市激光扫描仪的耐磨窗。

燃烧合成

燃烧合成,也称为自持高温合成(SHS),利用高温反应形成粉末或致密组分,具有巨大的潜在节能效果,类似于曾经用于焊接铁和燃烧弹的铝热工艺。自维持(一旦启动)放热反应过程中产生的热量可用于形成单相或复合陶瓷。反应通常在颗粒顶部开始,并作为反应波前沿样品向下进行,形成产物。例如,在石墨中感应加热至1200°C的细硅金属和炭黑颗粒将放热点火,使颗粒中心温度达到2250°C,从而形成SiC。

通过该方法制备的其他陶瓷包括硼化物、碳氮化物、氮化物和YBa2.3.07-x超导体。通过硅和钼粉末的机械化学合成,MoSi2粉末的形成过程中也发生了类似的放热反应机制。在这种技术中,粉末在高能球磨机中研磨数小时,直到颗粒足够细,可用的表面能和应变能将维持反应。MoSi2基体中的Saphikon纤维复合材料目前正被用于喷射燃烧室、热交换器和高温过滤器的热段。欧洲杯猜球平台

耐火材料用细粉添加剂

向耐火材料中添加细粉以改善其性能是一个日益增长的趋势。金属粉末(铝、硅和镁,以及Al-Mg等混合物)自20世纪70年代以来,已添加到用于碱性氧气炼钢炉内衬的MgO石墨砖中,通过吸氧来提高抗氧化性,并通过形成陶瓷粘结相(如MgAl)来提高热强度2.O4.2.4.在高温下。

最近,含硼陶瓷粉末包括ZrB2.B2.O3.,及4.C已被使用4.C的功能是通过吸氧形成硼酸,H3.3.,然后与氧化镁反应,形成粘性玻璃,降低耐火材料的渗透性,有效地充当内釉。钙(铝酸钙)粘结整体(不定型)耐火材料用于加热炉、钢包和中间包背衬、高炉转轮和高炉喉部、锥体和烟囱段以及电弧炉水冷三角段中越来越多的保温衬里。细的、胶状的SiO2.(硅或硅铁生产的副产品)和反应性煅烧铝2.03.添加到钙浇注料中的耐火材料在粘结相反应形成拉长的莫来石颗粒,从而加强结构并提高热强度。

白色家电的新面貌

传统洁具的一个主要问题是,在塑性成型和滑动铸造的洁具中,粘土颗粒宏观上排列整齐,而在粉末压制的洁具中,粘土颗粒微观上排列整齐。欧洲杯猜球平台由粘土排列引起的各向异性烧成收缩在宏观尺度上导致形状变形,而在微观尺度上形成扩大的孔隙,从而降低强度。

谢菲尔德大学(英国)的研究人员开发了新的身体配方,其粘土含量较低,约有三分之一用于减少各向异性收缩。新配方可通过压制和铸造成型。再加上新开发的粘合剂可以通过水浸和热脱脂的组合快速去除,某些形状的注射成型已成为一种可行的可能性。

由于美国最近关于使用PbO的立法,白瓷上釉受到了广泛关注。然而,含有PbO的釉,以及最近开发的取代含有Bi的釉2.O3.,在使用中容易划伤和磨损。传统的硬质瓷器釉料是耐刮的。硬质瓷器采用生釉上釉,在1400°C左右的温度下烧制。最近,已经证明,可以在比常规使用的温度低200°C的温度下上釉,方法是使用具有定制粒度的烧结(粉末)釉。

其中一种新型低粘土白瓷的热膨胀系数与硬质瓷釉相匹配,可在1300°C左右的温度下上釉。该白瓷以钙长石(CaAl)为基础2.2.O8.)和骨瓷有相似的外观。有了防刮釉,它比骨瓷更耐用,而且因为它有很高的强度,它应该比硬瓷更耐剥落。

主要作者:William Lee

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》,第4卷第2期,第64-67页,1996年2月。

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