結(jié)構(gòu)陶瓷材料應(yīng)用

1、結(jié)構(gòu)陶瓷材料應(yīng)用結(jié)構(gòu)陶瓷材料應(yīng)用沖寶模具有限公司寶模具有限公司地址：廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)沙步第二工區(qū)電話真大綱陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 (美國、日本)陶瓷材料分類及介紹現(xiàn)代新技術(shù)陶瓷主要三大領(lǐng)域 (結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷基複合材料、功能陶瓷)工業(yè)陶瓷應(yīng)用及普遍誤解陶瓷生產(chǎn)方式介紹 (結(jié)構(gòu)陶瓷成型、熱等靜壓燒結(jié)(HIP)HIP 特性介紹及應(yīng)用領(lǐng)域HIP 對機(jī)構(gòu)的價值運(yùn)用與使用實(shí)用HIP 陶瓷技術(shù)在3C產(chǎn)品的新應(yīng)用公司簡介陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展美國工業(yè)陶瓷市場規(guī)模Freedonia集團(tuán)公佈美國先進(jìn)陶瓷市場需求預(yù)測報告，報告分析美國對先進(jìn)陶瓷的需求量將以每年7%的速度

2、增長。電子陶瓷元器件仍為市場主流，複合陶瓷、防彈陶瓷、壓電陶瓷等也繼續(xù)保持最佳商機(jī)。美國工業(yè)陶瓷市場產(chǎn)業(yè)別2010年日本工業(yè)陶瓷市場規(guī)模日本工業(yè)陶瓷市場產(chǎn)業(yè)別2010年陶瓷材料分類及介紹陶瓷材料分類及介紹陶瓷材料一般分為： 傳統(tǒng)陶瓷和現(xiàn)代技術(shù)陶瓷兩大類。傳統(tǒng)陶瓷： 用天然矽酸鹽粉末(如黏土、高嶺土等)為原料生產(chǎn)的產(chǎn)品。因?yàn)樵系某煞只祀s和產(chǎn)品的性能波動大，僅用於餐具、日用容器、工藝品以及普通建築材料(如地磚、水泥等) ，不適用於工業(yè)用途。現(xiàn)代技術(shù)陶瓷：根據(jù)所要求的產(chǎn)品性能，通過嚴(yán)格的成份和生產(chǎn)工藝控制而製造出來的高性能材料，主要用於高溫和腐蝕介質(zhì)環(huán)境，是現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。現(xiàn)代新

3、技術(shù)陶瓷主要三大領(lǐng)域結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷基複合材料、功能陶瓷現(xiàn)代新技術(shù)陶瓷三個主要領(lǐng)域現(xiàn)代化陶瓷的三個主要領(lǐng)域分別為：1 1、結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷2 2、陶瓷基複合材料陶瓷基複合材料3 3、功能陶瓷功能陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷同金屬材料相比，陶瓷的最大優(yōu)點(diǎn)是：優(yōu)異的高溫機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫氧化、耐磨損、比重小(約為金屬的1/3) ；在許多場合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料根本無法勝任的場合，如發(fā)動機(jī)氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等；結(jié)構(gòu)陶瓷可分為三大類：氧化物陶瓷非氧化物陶瓷玻璃陶瓷玻璃陶瓷玻璃陶瓷氧化物陶瓷主要包括氧化鋁、氧化鋯、莫來石和 鈦酸鋁，最突出優(yōu)點(diǎn)是不存在氧化問 題、原料

4、價格低廉及生產(chǎn)工藝簡單。氧化鋁和氧化鋯具有優(yōu)異的室溫機(jī)械性能、高硬度和耐化學(xué)腐蝕性，主要缺點(diǎn)是在1000以上高溫蠕變速率高，機(jī)械性能顯著降低。氧化鋁和氧化鋯主要應(yīng)用於陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高溫爐管、密封圈和玻璃熔化池內(nèi)襯等。氧化物陶瓷莫來石，室溫強(qiáng)度屬中等水準(zhǔn)，但它在1400仍能保持這一強(qiáng)度水準(zhǔn)，並且高溫蠕變速率極低，因此被認(rèn)為是陶瓷發(fā)動機(jī)的主要候選材料之一。上述三種氧化物也可製成泡沫或纖維狀用於高溫保溫材料。鈦酸鋁陶瓷體內(nèi)存在廣泛的微裂紋，因而具有極低的熱膨脹係數(shù)和熱傳導(dǎo)率。 它的主要缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，無法單獨(dú)作為受力元件,所以一般用它加工內(nèi)襯用作保溫、耐熱衝擊元件，並已在陶瓷發(fā)動機(jī)上得到應(yīng)

5、用。 非氧化物陶瓷主要包括碳化矽、氮化矽和賽龍(SIALON) 、 氮化硅 。同氧化物陶瓷不同是以共價鍵結(jié)合在一起，因而具有較高的硬度、 模量、蠕變抗力。並且能把這些性能大部分保持到高溫，這是氧化物陶瓷無法比擬的。燒結(jié)非常困難，必須在極高溫度(15002500)並有燒結(jié)助劑存在的情況下才能獲得較高密度的產(chǎn)品，有時必須借助熱壓燒結(jié)法才能達(dá)到希望的密度(95%) ，所以非氧化物陶瓷的生產(chǎn)成本一般比氧化物陶瓷高。陶瓷軸承非氧化物陶瓷也廣泛應(yīng)用於陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本較高但高溫韌性、強(qiáng)度、硬度、蠕變抗力優(yōu)異得多，並且刀具壽命長、允許切削速度高，因而在刀具市場佔(zhàn)有日益重要地位。應(yīng)用領(lǐng)域還

6、包括輕質(zhì)無潤滑陶瓷軸承、密封件、窯具和磨球等。 陶瓷軸承陶瓷刀具工業(yè)陶瓷應(yīng)用及普遍誤解工業(yè)陶瓷應(yīng)用高技術(shù)陶瓷研究的動向是： 具有協(xié)同結(jié)構(gòu)的陶瓷材料；具有納米晶粒的超級金屬；具有清潔環(huán)境減少污染的陶瓷材料；電子工業(yè)應(yīng)用的氧化物陶瓷：與能源相關(guān)的陶瓷輕質(zhì)材料等；為解決陶瓷材料的脆性問題，目前日本在研發(fā)陶瓷與鈦合金的複合技術(shù)，通過技術(shù)處理，在鈦合金內(nèi)植入羥基磷灰石陶瓷，實(shí)現(xiàn)二種材料的複合。工業(yè)陶瓷應(yīng)用生物陶瓷：具有超塑性的陶瓷；人工合成陶瓷關(guān)節(jié)材料：由於陶瓷與人類的骨頭組織具有 一定的親和性，與金屬人工關(guān)節(jié) 相比，陶瓷人工關(guān)節(jié)具有更大的 市場前景。人工關(guān)節(jié)日本發(fā)展高技術(shù)陶瓷的戰(zhàn)略步驟，首先是用來製造

7、陶瓷日用品和某些發(fā)熱元件，然後再轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅堪l(fā)展高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品及精密元件。如日立公司最初採用陶瓷薄膜磁頭，既降低產(chǎn)品成本，又提高了磁頭的錄音、演奏與消磁性能。緊接著正式向市場投放陶瓷光碟，產(chǎn)品成功打入東南亞、西歐與美國市場。日本京都陶瓷公司還開始採用高技術(shù)陶瓷研製汽車用陶瓷發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)零件。採用陶瓷粉末塗敷的汽車零件已大批走入市場，大大提高了大大提高了汽車的工作性能。工業(yè)陶瓷應(yīng)用除發(fā)展高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料外，日本非常重視研製表面薄膜陶瓷材料，除應(yīng)用於機(jī)械、化工領(lǐng)域外，也成功生產(chǎn)出覆蓋陶瓷薄膜的金屬工藝品。日本生產(chǎn)的陶瓷剪刀、米酒加熱器、陶瓷手術(shù)刀、人造陶瓷關(guān)節(jié)及瓷器滾珠圓珠筆等，在印尼、泰國、新加

8、坡與馬來西亞很受歡迎。工業(yè)陶瓷應(yīng)用工業(yè)陶瓷應(yīng)用以切削刀具來分析陶瓷刀具的優(yōu)點(diǎn)：1. 硬度高，一般為HRA93-94，因此耐磨性好，可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；例如硬度達(dá)HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵，因而可免除退火加工所消耗的電力；並因此也可提高工件的硬度，增長機(jī)器設(shè)備的使用壽命；2. 不僅能對高硬度材料進(jìn)行粗、精加工，也可進(jìn)行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等衝擊力很大的加工；工業(yè)陶瓷應(yīng)用（續(xù)）3. 陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易產(chǎn)生積屑瘤。加上可以進(jìn)行高速切削，所以在條件相同時，工件粗糙度會低很多；4. 耐高溫，紅硬性好，可在1200下連續(xù)

9、切削，所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬質(zhì)合金高很多，可進(jìn)行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍，達(dá)到節(jié)約工時、電力、機(jī)床數(shù)30-70%或更高的效果；5. 陶瓷刀具主要原料是自然界比較豐富的氮、矽、鋁、鋯等，用它代替硬質(zhì)合金，可節(jié)約大量W、Co、Ta和Nb等日益缺乏的金屬元素；工業(yè)陶瓷應(yīng)用工業(yè)陶瓷普遍誤解下面是關(guān)於工業(yè)陶瓷的普遍誤解：1. 陶瓷昂貴？ 生產(chǎn)精密技術(shù)陶瓷部件的工藝步驟複雜，因此單個部件的製造成本可能較高於聚合物或金屬部件，但是若考慮總體價格/性能的比值，使用低性能材料的隱形成本包括較短的使用壽命、更批頻繁的維修、故障率的提高、性能的下降和磨損以及噪音的增加；

10、工業(yè)陶瓷普遍誤解2. 陶瓷易碎？這可能是被問到最普遍的問題，答案是肯定也是否定的。大部份的人對陶瓷的彎曲強(qiáng)度和碎裂強(qiáng)度時都會緊張，可能這是由於我們知道餐盤都很容易摔裂；但是新一代的高技術(shù)陶瓷材料具有很高的強(qiáng)度。它們與我們家裏常見的那種陶瓷處於譜圖的兩端。它們與某些標(biāo)準(zhǔn)金屬材料相當(dāng)，通過很好的設(shè)計(jì)，根本不用擔(dān)心碎裂問題。儘量減小拉伸應(yīng)力、消除應(yīng)力提高點(diǎn)、確保壓縮載荷、精確計(jì)算應(yīng)力分佈都會防止發(fā)生故障。這種陶瓷材料可以達(dá)到最高的機(jī)械和物理強(qiáng)度；工業(yè)陶瓷普遍誤解（續(xù)）摩根技術(shù)陶瓷（MTC）公司生產(chǎn)性能獨(dú)特的陶瓷部件，可用於車輛和盔甲中。該公司的產(chǎn)品可以滿足最嚴(yán)格的城市防彈需求；陶瓷材料非常耐久，還可

11、以在外科手術(shù)中為外科醫(yī)生和病人提供人造關(guān)節(jié)。創(chuàng)新的製造技術(shù)使這種材料具有了生物相容性和耐久性優(yōu)勢，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。先進(jìn)陶瓷用作人造髖關(guān)節(jié)材料，通常具有20年以上的使用壽命； 3. 只有形狀簡單的部件才可以量產(chǎn)？自20世紀(jì)初使用陶瓷火花塞和絕緣體以來，技術(shù)和材料已經(jīng)出現(xiàn)了重大進(jìn)展，幹壓、等壓成型、綠色加工和擠出已經(jīng)成為常見的成型工藝；對於高精度部件的大中型規(guī)模的生產(chǎn)，注射成型（CIM）是一種創(chuàng)新的成型工藝，用於各種部件的製造，包括形狀複雜的部件，批次間的品質(zhì)穩(wěn)定性及優(yōu)異處理能力將公差減小到了0.025mm，而且無需用研磨。當(dāng)部件的複雜程度超出傳統(tǒng)成型工藝的加工能力時，可以採用CIM；

12、工業(yè)陶瓷普遍誤解陶瓷生產(chǎn)方式介紹陶瓷材料燒結(jié)方式結(jié)構(gòu)陶瓷生產(chǎn)方式生產(chǎn)要求製備高純、分散性能好、粒子超細(xì)、粒度分佈窄的粉體，氧化鋯超細(xì)粉末的製備方法很多。提純主要有氯化和熱分解法、鹼金屬氧化 分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉澱法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。粉體加工方法有共沉澱法、溶膠一凝膠法、蒸發(fā)法、超臨界合成法、微乳液法、水熱 合成法網(wǎng)及氣相沉積法等。結(jié)構(gòu)陶瓷成型與燒結(jié)方式結(jié)構(gòu)陶瓷的成型有： 壓成型、等靜壓成型、注漿成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型、塑性擠壓成型、膠態(tài)凝固成型等。結(jié)構(gòu)陶瓷可採用的燒結(jié)方法通常有: 無壓燒結(jié) / 熱壓燒結(jié)和反應(yīng)熱壓燒結(jié) / 熱等靜壓燒結(jié)(HIP) / 微

13、波燒結(jié) / 超高壓燒結(jié) / 放電等離子體燒結(jié)(SPS) / 原位加壓成型燒結(jié)等。冷等靜壓燒結(jié)溼式乾式結(jié)構(gòu)陶瓷成型與燒結(jié)方式熱等靜壓燒結(jié)(HIP) 熱等靜壓(hot isostatic pressing，簡稱HIP)是一種集高溫、高壓於一體的工藝生產(chǎn)技術(shù)，加熱溫度通常為10002000，通過以密閉容器中的高壓惰性氣體或氮?dú)鉃閭鲏航橘|(zhì)，工作壓力可達(dá)200MPa。在高溫高壓的共同作用下，被加工件的各向均衡受壓。故加工產(chǎn)品的緻密度高、均勻性好、性能優(yōu)異，同時該技術(shù)具有生產(chǎn)週期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點(diǎn)。熱等靜壓燒結(jié)(HIP)熱等靜壓燒結(jié)HIP 特性介紹及應(yīng)用領(lǐng)域熱等靜壓燒結(jié)(HIP)特性為增

14、強(qiáng)陶瓷的韌性，通常在陶瓷基體中引入纖維或晶須，然而在傳統(tǒng)的燒結(jié)過程中因需要很高的燒結(jié)溫度和較長的燒結(jié)時間，往往會使纖維和晶鬚髮生表面強(qiáng)度的退化，甚至與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，失去補(bǔ)強(qiáng)增韌的作用。採用熱等靜壓燒結(jié)工藝，則大大降低了燒結(jié)溫度和保溫時間，可獲得性能優(yōu)異的纖維或晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基複合材料。熱等靜壓燒結(jié)(HIP)特性如採用熱等靜壓燒結(jié)工藝，在1085攝氏度獲得相對密度高達(dá)915的SiC晶須補(bǔ)強(qiáng)SiC陶瓷，其室溫抗彎強(qiáng)度 和斷裂韌性分別達(dá)到595MPa和67MPam 。此外，在陶瓷基體中加入第二相粒子也可提高陶瓷的斷裂韌性，但燒結(jié)時因形成內(nèi)應(yīng)力造成燒結(jié)困難並引起缺陷，熱等靜壓燒結(jié)使這一問題得到解決陶

15、瓷進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，已成功地製備出完全緻密的複合陶瓷。EZU3YA-1，CIP+HIP效能熱等靜壓燒結(jié)(HIP)與反應(yīng)熱壓燒結(jié)陶瓷效能相比表耐磨度測試是將試片以2Kg荷重下壓，於鑽石研磨盤上研磨10分鐘後測重推算損失百分比原料名稱(直徑3mm)反應(yīng)熱壓燒結(jié)陶瓷EZU3YA-1，CIP+HIP熱等靜壓燒結(jié)(HIP)抗折力(Kgf)29.47459.748耐磨性3.10%1.99%硬度(HV)12671294比重6.056.08EZU3YA-1，CIP+HIP改善應(yīng)用領(lǐng)域EZU3YA-1，CIP+HIP係一種不影響結(jié)構(gòu)陶瓷特性下，用來提升陶瓷材料韌度及耐磨性的一種陶瓷產(chǎn)品。除了適用於結(jié)構(gòu)陶瓷材料所

16、引用的產(chǎn)業(yè)外，對業(yè)界所疑慮陶瓷產(chǎn)品易脆折狀態(tài)也達(dá)到100%的提升主要可引用產(chǎn)業(yè)有:Y-TZP磨 球、分散和研磨介質(zhì)、精密沖壓、光學(xué)模具、壓鑄產(chǎn)業(yè)、光電自動化設(shè)備、噴嘴、球閥球座、各類模具、微型風(fēng)扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、表殼及錶帶、高爾夫球的輕型擊球棒、自動化設(shè)備及 其他室溫耐磨零器件等。HIP 對機(jī)構(gòu)的價值運(yùn)用與使用實(shí)例對機(jī)構(gòu)的價值與運(yùn)用陶瓷工件擁有的耐腐蝕、抗酸鹼、耐磨、表面光潔度上的優(yōu)異特性，足能取代地球上99%的金屬。應(yīng)用到機(jī)構(gòu)上的例子更是不勝枚舉，例如：抗酸鹼性：電鍍設(shè)備上的關(guān)鍵零件，早已由陶瓷所取代。還有化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)構(gòu)等等。EZU3YA-1，CIP+

17、HIP耐磨性：擁有鎢鋼24倍耐磨性的特性，在往復(fù)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)上，有極大的取代性。材料的輕質(zhì)化，對動力的負(fù)擔(dān)相對降低，更能使設(shè)備壽命獲得延續(xù)。表面光潔度高：在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)，跳動值與振動值是非常需要注意的部份，工業(yè)陶瓷的表面光潔度達(dá)到 RA0.0005mm RA0.00016mm，將能減少機(jī)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)顧慮。EZU3YA-1，CIP+HIP對機(jī)構(gòu)的價值與運(yùn)用結(jié)構(gòu)陶瓷材料是超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，並且耐磨損，為原子晶體，高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000 以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。由於氮化矽陶瓷具有如此優(yōu)異的特性，人們常常利用它來製造軸承、氣輪機(jī)葉片、機(jī)械密

18、封環(huán)、永久性模具等機(jī)械構(gòu)件。EZU3YA-1，CIP+HIP對機(jī)構(gòu)的價值與運(yùn)用如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化矽陶瓷來製造發(fā)動機(jī)部件的受熱面，不僅可以提高柴油機(jī)品質(zhì)，節(jié)省燃料，而且能夠提高熱效率。中國及美國、日本等國家都已研製出了這種柴油機(jī)。陶瓷發(fā)動機(jī)組件EZU3YA-1，CIP+HIP對機(jī)構(gòu)的價值與運(yùn)用 是指塗在金屬表面上的耐熱無機(jī)保護(hù)層或表面膜的總稱，它能改變金屬材料外表形象，屬於金屬表面處理的一種。按塗層總類可分為硅酸系、氧化物、非氧化物及複合陶瓷等。按加工方式可分為熔燒、噴塗、氣相沉積、擴(kuò)散塗層等等。特點(diǎn)：耐高溫、表面強(qiáng)度及耐磨性增加、光潔度優(yōu)、磨擦系數(shù)小等等。應(yīng)用：航空事業(yè)、太空梭機(jī)身

19、、齒輪箱傳送、金屬沖壓及塑膠成型業(yè)等。金屬基陶瓷塗怖對機(jī)構(gòu)的價值與運(yùn)用沖壓：內(nèi)導(dǎo)柱套、沖頭及入子1. 端子類：能降低磨損率，另外表面高光潔度也 降低褡配金屬之磨耗率，對於金屬沾黏問題能 完全獲得改善。 2. 拉伸模：內(nèi)導(dǎo)柱套、沖頭及入子表面高光潔 度對外觀件有更好的表現(xiàn)。使用實(shí)例EZU3YA-1，CIP+HIP塑膠成型： 頂針類、模仁無金屬熱漲冷縮問題、表面光潔度高、耐溫高、抗酸鹼不易耗損。粉末冶金： 圓頂強(qiáng)度高、無金屬熱漲冷縮問題及耐磨性強(qiáng)。EZU3YA-1，CIP+HIP使用實(shí)例自動化設(shè)備： 光軸、特殊零組件表面光潔度高、抗酸鹼不易耗損。切削刀具： 強(qiáng)度高、無金屬熱漲冷縮問題 及耐磨性強(qiáng)。光學(xué)模： 無金屬熱漲冷縮問題、表面光潔度高、耐溫高、抗酸鹼不易耗損。EZU3YA-1，CIP+HIP使用實(shí)例HIP 陶瓷技術(shù)在3C產(chǎn)品的新應(yīng)用對3C產(chǎn)品應(yīng)用平板電腦、一體機(jī)、筆記電腦：在外觀接縫或整個外觀上，可採用高於鎢鋼 3.9倍耐磨性的氮化矽，設(shè)計(jì)強(qiáng)而美觀之產(chǎn)品表面或接點(diǎn)；內(nèi)部散熱系統(tǒng)利用氧化鋁散熱效益為鋁材的倍；氮化鋁是氧化鋁散熱效益的610倍的基礎(chǔ)原理，對目前的散熱困擾有極大的幫助。加上材料的抗酸鹼、不生鏽加上