高溫結構陶瓷

高溫陶瓷是一種通俗的稱謂，在專業(yè)與日用領域分別有不同的含義。

高溫結構陶瓷，用于某種裝置、或設備、或結構物中，能在高溫條件下承受靜態(tài)或動態(tài)的機械負荷的陶瓷。具有高熔點，較高的高溫強度和較小的高溫蠕變性能，以及較好的耐熱震性、抗腐蝕、抗氧化和結構穩(wěn)定性等。高溫結構陶瓷包括高溫氧化物和高溫非氧化物（或稱難熔化合物）兩大類。金屬作為結構材料，一直被廣泛使用。但是，由于金屬易受腐蝕，在高溫時不耐氧化，不適合在高溫時使用。高溫結構材料的出現(xiàn)，彌補了金屬材料的弱點。

在材料中，有一類叫結構材料主要制利用其強度、硬度韌性等機械性能制成的各種材料。高溫結構材料的出現(xiàn)，彌補了金屬材料的弱點。這類材料具有能經受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點，作為高溫結構材料，非常適合。

高溫結構陶瓷氧化鋁陶瓷

以氧化鋁為主成分的陶瓷。根據(jù)主晶相的不同，可分為剛玉瓷、剛玉-莫來石瓷及莫來石瓷等。根據(jù)氧化鋁百分含量的不同又分為高純氧化鋁瓷、99瓷、95瓷、85瓷、75瓷等。瓷體的性能取決于組成與顯微結構，隨Al2O3含量的減少，熔點降低。具有較低的熱膨脹、較高的熱導率及高的機械強度，因此具有高抗熱震性。燒結剛玉制品能抵抗NaOH、Na2O2、Na2CO3、金屬、爐渣、PbPO3等的侵蝕作用，常溫下能抵抗堿和氫氟酸作用。在高溫下，能被TiC、ZrC等還原，與水蒸氣長期作用也能起反應。氧化鋁有多種變體，其中主要有α、γ型，除α-Al2O3外其他都是不穩(wěn)定晶型。氧化鋁陶瓷可作為特殊的耐火材料，機械工業(yè)的耐磨零部件及刀具材料，用作電子工業(yè)及其他工業(yè)的絕緣體，β-Al2O3還可作鈉硫電池等。

1.含量為99%(質量)的陶瓷，按主晶相分類為剛玉瓷。燒結溫度約1700℃±10℃，隨Al2O3含量增多燒結越來越難，一般須加入助燒劑。主要性能：密度為3.9g/cm3，抗彎強度為370～450MPa，熱膨脹系數(shù)為6.7×10-6/℃(20～100℃)，介電強度25～30MV/m，體積電阻率1012～1013Ω·cm(100℃±5℃)，相對介電常數(shù)為10.0。常用來制作坩堝、瓷舟、耐火爐管等。

2.含量為95%(質量)的氧化鋁陶瓷，主晶相為α-Al2O3，燒結溫度在1650℃±20℃左右。主要性能：相對介電常數(shù)8.5～9.6，介電強度為15～18MV/m，體積電阻率1010～1012Ω·m，抗彎強度為280～350MPa，密度約3.5g/cm3。作為裝置用陶瓷應用十分廣泛。

高溫結構陶瓷氮化硅陶瓷

一種非氧化物陶瓷以四氮化三硅為主要成分。具有高強度、高彈性模量、耐磨、耐蝕、抗氧化等優(yōu)良性能。莫氏硬度9。Si3N4是共價鍵化合物，屬六方晶系，存在α型和β型兩種晶型。Si-N間的鍵合強度高，為難燒結物質。氮化硅粉通常由硅粉氮化法獲得。采用反應燒結、熱壓燒結、高溫高壓氮氣氛燒結、熱等靜壓燒結等方法將氮化硅粉燒結制得。氮化硅陶瓷性能與其制備方法密切相關，一般室溫強度可達700～1000MPa，高溫強度受晶界玻璃相影響。氮化硅陶瓷的優(yōu)異性能使其在許多領域得到應用并有許多潛在的用途。在陶瓷發(fā)動機中，用來制備定子、轉子、蝸形管等部件。在冶金、化學、機械、電子和軍事工業(yè)上也有廣泛的應用。

高溫結構陶瓷氮化硼產品簡介

1.基本信息

英文名Boron Nitride

分子式BN 分子量24.81（按1979年國際原子量）

質量標準企業(yè)標準（QJ/YH02·08-89）

氮化硼是由氮原子和硼原子構成的晶體，該晶體結構分為六方氮化硼（HBN）、密排六方氮化硼（WBN）和立方氮化硼，其中六方氮化硼的晶體結構具有類似的石墨層狀結構，呈現(xiàn)松散、潤滑、易吸潮、質輕等性狀的白色粉末，所以又稱“白色石墨”。

2.物化性質

理論密度2.27g/cm3，比重2.43，莫氏硬度為2。六方氮化硼是具有良好的電絕緣性，導熱性，化學穩(wěn)定性；無明顯熔點，在0.1MPA氮氣中3000℃升華，在惰性氣體中熔點3000℃，在中性還原氣氛中，耐熱到2000℃，在氮氣和氬中使用溫度可達2800℃，在氧氣氣氛中穩(wěn)定性較差，使用溫度1000℃以下。六方氮化硼的膨脹系數(shù)相當于石英，但導熱率卻為石英的十倍。 六方氮化硼不溶冷水，水煮沸時水解非常緩慢并產生少量的硼酸和氮；與弱酸和強堿在室溫下均不反應，微溶于熱酸，用溶融的氫氧化鈉，氫氧化鉀處理才能分解。

3.氮化硼的技術指標

1、規(guī)格99 ，BN≥99%　B2O3≤0.5%粒度 D50(um)≤2.0；

2、規(guī)格98 ，B N≥98% B2O3≤0.5%粒度 D50(um)≤2.0。

4.氮化硼的各項性能參數(shù)

1、 高耐熱性3000℃升華，其強度1800℃為室溫的2倍，1500℃空冷至室溫數(shù) 十次不破裂，在惰性氣體中2800℃不軟化。

2、 高導熱系數(shù)熱壓制品為33W/M.K和純鐵一樣，在530℃以上是陶瓷材料中導熱最大的材料。

3、 低熱膨脹系數(shù)2×10-6的膨脹系數(shù)僅次于石英玻璃，是陶瓷中最小的，加上其具有高導熱，所以抗熱震性能很好。

4、 優(yōu)良的電性能高溫絕緣性好，25℃為1014Ω—CM，2000℃還可達到103Ω—CM，是陶瓷中最好的高溫絕緣材料，擊穿電壓3KV/MM，低介電損耗108HZ時為2.5×10-4，介電常數(shù)為4，可透微波和紅外線。 5、 良好的耐腐蝕性與一般金屬（鐵、銅、鋁、鉛等）、稀土金屬 ，貴重多屬，半導體材料（鍺、硅、砷化鉀），玻璃，熔鹽（水晶石、氟化物、爐渣）、無機酸、堿不反應。

6、 低的摩擦系數(shù)u為0.16，高溫下不增大，比二硫化鉬，石墨耐溫高，氧化氣氛可用到900℃，真空下可用到2000℃。

7、 高純度含B高其雜質含量小于10PPM，而含B大于43.6%。

8、 可機械加工性其硬度為莫氏2，所以可用一般機械加工方法加工成精度很高的零部件制品。

六方氮化硼的用途

六方氮化硼可以用于制造TiB2/BN復合陶瓷，還可以用于高級耐火材料和超硬材料，水平連軋鋼的分離環(huán)，用于耐高溫潤滑劑和高溫涂料同時還是合成立方氮化硼的原料。

具體用途

1、 金屬成型的脫模劑和金屬拉絲的潤滑劑。

2、 高溫狀態(tài)的特殊電解、電阻材料。

3、 高溫固體潤滑劑，擠壓抗磨添加劑，生產陶瓷復合材料的添加劑，耐火材料和抗氧化添加劑，尤其抗熔融金屬腐蝕的場合，熱增強添加劑、耐高溫的絕緣材料。

4、 晶體管的熱封干燥劑和塑料樹脂等聚合物的添加劑。

5、 壓制成各種形狀的氮化硼制品，可用做高溫、高壓、絕緣、散熱部件。

6、 航天航空中的熱屏蔽材料。

7、 在觸媒參與下，經高溫高壓處理可轉化為堅硬如金剛石的立方氮化硼。

8、 原子反應堆的結構材料。

9、 飛機、火箭發(fā)動機的噴口。

10、高壓高頻電及等離子弧的絕緣體。

11、防止中子輻射的包裝材料。

12、由氮化硼加工制成的超硬材料，可制成高速切割工具和地質勘探、石油鉆探的鉆頭。

13、冶金上用于連續(xù)鑄鋼的分離環(huán)，非晶態(tài)鐵的流槽口，連續(xù)鑄鋁的脫模劑（各種光學玻璃脫膜劑） 14、做各種電容器薄膜鍍鋁、顯像管鍍鋁、顯示器鍍鋁等的蒸發(fā)舟。

15、各種保鮮鍍鋁包裝袋等。

16、各種激光防偽鍍鋁、商標燙金材料，各種煙標，啤酒標、包裝盒，香煙包裝盒鍍鋁等等。

17、化妝品用于口紅的填料，無毒又有潤滑性，又有光澤是法國最好的口紅。

高溫結構陶瓷碳化硼陶瓷

分子式：CB4

分子量：55.25

CAS號：12069-32-8

性質：密度2.51。

又稱一碳化四硼(tetra-boron carbide)。有光澤的黑色晶體。工業(yè)品一般呈粉狀。密度2.520g/cm3。熔點2350℃。沸點>3500℃。溶于熔融堿。不溶于水和酸。硬度僅次于金剛石。由硼酸、人造石墨和石油焦混合物在電弧爐內于1700～2300℃下進行碳化反應，經冷卻后破碎，篩選，多次熱水洗滌，粗碎，酸洗，沉降分離，干燥，篩分制得。也可由元素硼和碳混合，在2200～2250℃下反應制得。廣泛用于硬質合金，作研磨材料，以及寶石材料的加工和金屬硼化合物的制取等。也用于原子反應堆。

在日用與工藝收藏瓷中，高溫瓷指燒成溫度在1300℃以上的釉彩，我國古代的釉下青花、釉里紅等傳統(tǒng)瓷器，均為高溫制成。

陶瓷釉質是二氧化硅穩(wěn)定的三角錐形化學鍵結構，只有在1250℃以上，方會出現(xiàn)分子層面的變化，使著色劑穩(wěn)定的置于分子結構以內。因此，高溫瓷在色澤、色彩、材質致密等方面，都有不可替代的獨特效果。

與低溫陶瓷區(qū)分方法

聽聲音可以簡單區(qū)分，高溫的瓷化程度好，聲音清脆。但根本是還是看吸水率的大小，高溫燒結的陶瓷吸水率小。

吸水率測法：

1、用專門的儀器測（抽真空浸水）。

2、在沸水中煮2小時。

3、在清水中浸泡24小時。

無論哪種測法，都是先將瓷片稱重，得m0，實驗后稱重得m1，吸水率為(m1-m0)/m0

每種測法所得數(shù)據(jù)略有不同，但只要兩種瓷片是用同一種方法測得，結果不有可比性。

高溫結構陶瓷氧化鋁陶瓷

氧化鋁陶瓷（人造剛玉）是一種極有前途的高溫結構材料。它的熔點很高，可作高級耐火材料，如坩堝、高溫爐管等。利用氧化鋁硬度大的優(yōu)點，可以制造在實驗室中使用的剛玉磨球機，用來研磨比它硬度小的材料。用高純度的原料，使用先進工藝，還可以使氧化鋁陶瓷變得透明，可制作高壓鈉燈的燈管。

高溫結構陶瓷氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷也是一種重要的結構材料，它是一種超硬物質，密度小、本身具有潤滑性，并且耐磨損，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應，抗腐蝕能力強；高溫時也能抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人們常常用它來制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構件。

高溫結構陶瓷氮化硼陶瓷

氮化硼陶瓷，外觀與性狀:潤滑,易吸潮.氮化硼是白色、難溶、耐高溫的物質。將B2O3與NH4Cl共熔，或將單質硼在NH3中燃燒均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型結構，俗稱為白色石墨。另一種是金剛石型，和石墨轉變?yōu)榻饎偸脑眍愃?，石墨型氮化硼在高溫?800℃）、高壓（800Mpa）下可轉變?yōu)榻饎傂偷?。這種氮化硼中B－N鍵長（156pm）與金剛石在C－C鍵長（154pm）相似，密度也和金剛石相近，它的硬度和金剛石不相上下，而耐熱性比金剛石好，是新型耐高溫的超硬材料，用于制作鉆頭、磨具和切割工具。

高溫結構陶瓷碳化硼陶瓷

碳化硼材料具有質量輕、高硬度、高耐磨損、高耐沖擊、吸收中子等性能，在高技術工業(yè)、核電技術、國防軍工等領域具有廣闊的應用前景，是國民經濟和國防建設中重要的戰(zhàn)略物資材料，具有廣泛的用途。

具體用于：

1、中子吸收和防輻射材料

B元素具有高達600barn的中子吸收截面，是核反應堆中減速元件—控制棒或核反應堆防輻射部件的主要選用材料。

2、復合裝甲材料

利用其輕質、超硬和高模量等特性，用作輕型防彈衣和防彈裝甲材料。采用碳化硼制作的防彈農，比同型鋼質防彈衣要輕50%以上。碳化硼同時還是陸上裝甲車輛、武裝直升機以及民航客機的重要防彈裝甲材料。

如AH一64阿帕奇(AH一64 Apazhe)、超級眼鏡蛇(Super Cobra)、超級美洲豹(Super Puma)、黑鷹(Black Hawk)等直升機上都使剛了碳化硼裝甲。

3、半導體工業(yè)元件和熱電元件

碳化硼陶瓷具有半導體特性和較好的熱導性能，可用作高溫半導體元器件，也可以用作半導體工業(yè)中的氣體分布盤、聚焦環(huán)、微波或紅外窗口、DC插頭等。B4C與C結合可用作高溫熱電偶元件，使用溫度高達2300℃，同時也可用作抗輻射熱電元件。

4、機械密封部件

碳化硼的超硬特性和優(yōu)異耐磨性能，使它成為機械密封的重要材料。由于其成本相對較高，主要應用在一些特殊的機械密封場合。

5、噴嘴材料

碳化硼的超高硬度和優(yōu)異的耐磨性能，使它成為重要的噴嘴材料。碳化硼噴嘴具有壽命長、相對低成本、省時、高效等優(yōu)點。碳化硼噴嘴的壽命是氧化鋁噴嘴的幾十倍，比WC和SiC噴嘴的壽命也要高許多倍。

熔融溫度在氧化硅熔點(1728℃)以上的陶瓷材料的總稱。

特種陶瓷的重要組成部分，有時也作為高溫耐火材料的組成部分。

按材料主要化學組成可分為高溫氧化物陶瓷(如Al2O3、ZrO、MgO、CaO、ThO2、Cr2O3、SiO2、BeO、3Al2O3·2SiO2等)，碳化物陶瓷，硼化物陶瓷，氮化物陶瓷及硅化物陶瓷等。通常具有耐高溫，高強度，高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩(wěn)定性。氧化物高溫陶瓷大都在氧化氣氛，真空等狀態(tài)燒結，非氧化物高溫陶瓷常用熱壓或特定氣氛下(如氬、氮)燒結。也有采用熱等靜壓及微波等方法燒結。對薄膜等，還可采用氣相沉積等方法制取?？勺鳛楦邷亟Y構材料，用于宇航、原子能、電子技術、機械、化工、冶金等許多部門，是現(xiàn)代科學和技術不可缺少的高溫工程材料，品種繁多，用途極為廣泛。

與高溫合金相比，其最大的特點是晶體結構中組成元素的原子以長程有序方式排列，原子間結合力強，較輕的比重和良好的抗氧化腐蝕性能等，使用溫度介于高溫合金與高溫結構陶瓷材料之間，是很有前途的高溫結構材料。

它主要在高溫下使用，也稱高溫結構陶瓷。這類陶瓷具有在高溫下強度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點，是空間技術、軍事技術、原子能、工業(yè)及化工設備等領域中的重要材料。工程性陶瓷有許多種類，但目前世界上研究最多，認為最有發(fā)展前途的是氯化硅、碳化硅和增韌氧化物三類材料。陶瓷金屬結合強度達到300kg/㎝2使用溫度可達500℃。 使用耐磨陶瓷制造的設備，使用壽命可提高五倍以上，性能價格比可提高3倍以上。