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“先进陶瓷”与“传统陶瓷”差异在哪?
2019年12月02日 发布 分类:粉体入门 点击量:38
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首先聊一聊啥是陶瓷?陶瓷是除金属和高聚物以外的无机非金属材料的统称,是除金属和高聚物以外的非金属材料的统称,是天然或人工合成的粉状化合物,经高温烧结而成的多晶固体材料。一般来说,陶瓷材料是由两种或两种以上的元素组成:往往是一种或一种以上的金属元素加上非金属元素组成。例如金属氧化物陶瓷,Al2O3ZrO2MgO等,此外较为常见的陶瓷种类还有碳化物陶瓷、硼化物及氮化物陶瓷等。

↓↓↓从经典陶瓷到先进陶瓷应用非常广泛

差异的根本:原料配置不同

原料不同是造就先进陶瓷与普通陶瓷不同的根源,传统陶瓷原料是“低配”的,而先进陶瓷原料是“高配”。

传统陶瓷,还有黏土陶瓷,普通陶瓷,还有西方人惯用表达的Classic ceramic(经典陶瓷)说的都是一类东西,这种陶瓷以天然硅酸盐矿物,如黏土(Al2O32SiO2•2H2O)、长石(K2O•Al2O3•6SiO2Na2O•Al2O3•6SiO2)和石英(SiO2)等为原料经成型、烧结而成,其组织中主晶相为通常是这样的的:莫来石(3Al2O3•2SiO2)占比25-30%,玻璃相占35-60%,气相占1~3%。

上述所说的传统陶瓷,其原料总结起来就是“天然”两个字,没有经过人工雕琢的天然原料始终难登大雅之堂,而先进陶瓷材料,在选材上更倾向使用人为调控的配方,采用人工精制的合成材料可以可控的实现某些性能(先机陶瓷能干的实在实在太多后文继续讲解)的需求,这些属于传统陶瓷的进阶版。先进陶瓷简单总结起来就是人们升级了自己制备陶瓷的技术,然后得到了性能可控功能可选的陶瓷材料。

↓↓↓先进陶瓷的进阶之路

由于先进陶瓷制备工艺及原料选取方式与传统陶瓷有较大区别,为了区别两者,便有了先进陶瓷,精细陶瓷,特种陶瓷等叫法。

两者性能及应用区别在哪?

①传统陶瓷:首先来看看传统陶瓷的性能特点:硬度高,不会氧化生锈,不导电,耐高温(1200℃),加工成型性好,成本低廉。但限于原料问题,传统陶瓷的玻璃相较多,强度较低,在较高的温度下易软化,因此耐高温及绝缘能力会有所限制。

当不了宇宙最强的材料也不代表着就要不被重视,原料易得制备成本低的传统陶瓷广泛应用于日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、陶瓷工艺品等领域,此外在工业上用的电瓷绝缘子和耐酸、碱的容器及反应塔管道如搪瓷反应釜、搪瓷储罐,搪瓷管道等都是传统陶瓷的身影。

②先进陶瓷:高温稳定性好(使用温度可高达2500℃),高硬度(广泛认可的世界上最坚硬的金刚石莫氏硬度是10,而氧化铝陶瓷莫氏硬度可达9),耐腐蚀性好(可用做强腐蚀介质输送的管道或者泵材料),热膨胀系数小(可用作轴承及机封材料,先进陶瓷材料体积受温度变化小有效防卡死),高耐磨(这个应用当数氮化硅陶瓷最为经典了,之前粉体圈便有为大家报导了“氮化硅陶瓷轴承用了十年几乎无损”的小资讯),除了具有绝佳的力学性能及热学性能以外,先进陶瓷的其他功能型的应用范畴也是数不胜数。例如陶瓷材料还有独特电学性能,从绝缘体(陶瓷一般都绝缘,先进陶瓷更是绝缘者居多,绝缘能力非凡)、半导体(好多先进陶瓷都是半导体,最火当属第三代半导体之王碳化硅也)到导电体(典型代表有氧化锆快离子导体);此外透明陶瓷材料可用作高性能光学材料;氧化锆氧化铝等陶瓷具有很好的生物相容性可作为牙齿人工骨骼等;磁性陶瓷,主要是指铁氧体陶瓷,多属半导体,电阻率远大于一般金属磁性材料,具有涡流损失小的优点,在高频和微波技术领域,如雷达技术、通信技术、空间技术、电子计算机等方面都到了广泛的应用。

当然一种先进陶瓷陶瓷是不会具备这所有性质,生产上需根据实际需求有所取舍以获得想要性能的产品。

不同之处

传统陶瓷

先进陶瓷

原料

天然矿物原料(黏土、长石、石英等)

人工精制合成原料(氧化物和非氧化物两大类)

成型工艺

可塑、注浆、压制

压制、热压铸、注射、轧膜、流延、等静压为主

烧成温度

温度在1300℃以下,燃料以媒、油、气为主(目前多产区都在加速煤改气)

结构陶瓷常需1600℃的高温烧结,功能陶瓷需精确控制温度,以电、气、油加热为主

加工技术

一般不需后加工

常需切割、打孔、研磨和抛光等

应用

日用、艺术陈设、建筑卫生、化学化工、电瓷

结构陶瓷、功能陶瓷

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编辑整理:粉体圈小白

 


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