1、整理ppt1第三章第三章 先进陶瓷材料先进陶瓷材料整理ppt2陶瓷陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的，由无物，经过成型和高温烧结制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。机化合物构成的多相固体材料。 整理ppt3 在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、针和武器。斧、针和武器。 在人类学会用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，在人类学会用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬的陶器。据考古学
2、家分析，距今大约的陶器。据考古学家分析，距今大约1 1万年前，就有陶器出万年前，就有陶器出现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的出现称为新石器时代开始的标志。出现称为新石器时代开始的标志。 在我国，陶器大约出现在在我国，陶器大约出现在80008000年前，经过历代的改进，年前，经过历代的改进，技术水平提高很快。技术水平提高很快。整理ppt4兵马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品兵马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品宜兴紫砂壶自明朝流传至今，制造技术精湛，色宜兴紫砂壶自明朝流传至今，制造技术精湛，色泽淳朴，用来泡茶，茶不失原味，耐热保温，不泽淳朴
3、，用来泡茶，茶不失原味，耐热保温，不易变质。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤铁矿组易变质。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤铁矿组成，其中成，其中Fe2O3含量约占含量约占7%-10%，TiO21%。著名的唐三彩创始于唐高宗时期，著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白色粘土做胎，以用白色粘土做胎，以CuCu、FeFe、CoCo、MnMn等的矿物做釉的着色剂，经两等的矿物做釉的着色剂，经两次烧制后，成为绚丽多彩的陶器次烧制后，成为绚丽多彩的陶器精品，另世人叹服。精品，另世人叹服。整理ppt5 在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、针和武器。斧、针和
4、武器。 在人类学会在人类学会 用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬的陶器。据考古学家分析，距今大约的陶器。据考古学家分析，距今大约1 1万年前，就有陶器出万年前，就有陶器出现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的出现称为新石器时代开始的标志。出现称为新石器时代开始的标志。 在我国，陶器大约出现在在我国，陶器大约出现在80008000年前，经过历代的改进，年前，经过历代的改进，技术水平提高很快。技术水平
5、提高很快。 有了陶器，人类可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可有了陶器，人类可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可以长时间地储存食物；陶器也是最初的耐火材料，为以后以长时间地储存食物；陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供了物质条件，为人类的进化立下了不朽的铜、铁冶炼提供了物质条件，为人类的进化立下了不朽的功勋。的功勋。 陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。整理ppt6 经过了几千年的发展，出现了瓷器。从陶到瓷，在经过了几千年的发展，出现了瓷器。从陶到瓷，在技术上主要实现了三大突破：技术上主要实现了三大突破：瓷土的发现和利用瓷土的发现和利用 瓷土与陶土
6、相比，瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等称为等称为助熔剂的物质明显减少，助熔剂的物质明显减少，SiO2的含量也降至的含量也降至70%以下，而以下，而Al2O3的含的含量显著增加。量显著增加。釉的发明和创新釉的发明和创新 釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态的物质，它是釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态的物质，它是用矿物（长石、方解石、石英、滑石、高岭土等）和颜料按照一定用矿物（长石、方解石、石英、滑石、高岭土等）和颜料按照一定的比例配制而成，用多种方法施于陶瓷胚体表面。的比例配制而成，用多种方法施于陶瓷胚体表面。 烧制温度的提高烧制温度的提高 烧制温度从烧制温度从8001000提高到提高到12
7、00以上，相应以上，相应配套的出现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面，配套的出现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面，冷却后之地坚硬、光滑、不沾污、高度绝缘、色彩艳丽动人。冷却后之地坚硬、光滑、不沾污、高度绝缘、色彩艳丽动人。整理ppt7 瓷器是我国古代最重要的发明之一，凝聚着我国劳动人民的智慧。瓷器是我国古代最重要的发明之一，凝聚着我国劳动人民的智慧。最早出现于距今最早出现于距今30003000多年前的商周，后经过近多年前的商周，后经过近10001000年的发展，到汉代年的发展，到汉代已日趋成熟，在唐、宋、元、明、清历代，造瓷技术水平登峰造极，已日趋成熟，在唐、宋、
8、元、明、清历代，造瓷技术水平登峰造极，江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。至江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。至今藏于中国故宫博物院的大批古瓷器都是传世珍品。今藏于中国故宫博物院的大批古瓷器都是传世珍品。整理ppt8 中国瓷器精美绝伦，作为中华文明的象征，征服了西方（中国瓷器精美绝伦，作为中华文明的象征，征服了西方（17世世纪）。纪）。 据考证，系统向西方介绍中国瓷器的原料、配方和制作技术的据考证，系统向西方介绍中国瓷器的原料、配方和制作技术的是一个叫殷弘绪的法国传教士，他在清康熙年间来到中国，并在景是一个叫殷弘绪的法国传教士，他在清康熙年间来到中
9、国，并在景德镇居住了德镇居住了7年，通过与当地瓷工的接触了解造瓷技术，年，通过与当地瓷工的接触了解造瓷技术，1712年年9月月1日他在发往欧洲的一封信中，详细介绍了中国的造瓷术，日他在发往欧洲的一封信中，详细介绍了中国的造瓷术，1716年这年这封信被刊登在欧洲封信被刊登在欧洲“专家专家”杂志上。杂志上。1717年他又将中国的瓷土（高年他又将中国的瓷土（高岭土）寄往欧洲。此后，寻找高岭土，仿制中国瓷器的热潮席卷欧岭土）寄往欧洲。此后，寻找高岭土，仿制中国瓷器的热潮席卷欧洲，洲，1750年法、英相继找到瓷土，年法、英相继找到瓷土，1768年制出瓷器，与此前后丹麦、年制出瓷器，与此前后丹麦、西班牙也
10、先后做出瓷器。西班牙也先后做出瓷器。整理ppt9第一部分第一部分 陶瓷基础知识陶瓷基础知识整理ppt101. 陶瓷的性能陶瓷的性能(1)(1)硬度是各类材料中最高的。硬度是各类材料中最高的。 （高聚物（高聚物20HV99%)，在沉积岩中的石英砂岩（在沉积岩中的石英砂岩（ SiO2 =9095%) ，地面风化后，地面风化后有石英砂；有石英砂； 水晶（最纯）、鹅卵石（最不纯）；水晶（最纯）、鹅卵石（最不纯）； SiO2在常压下有七种结晶态和一个玻璃态：在常压下有七种结晶态和一个玻璃态：-石英（三石英（三方晶系）、方晶系）、-石英（六方）、石英（六方）、 -鳞石英（斜方）、鳞石英（斜方）、-鳞鳞石英
11、（六方）、石英（六方）、 -鳞石英（六方）、鳞石英（六方）、 -方石英（四方）、方石英（四方）、-方石英（等轴）及石英玻璃（非晶态）。方石英（等轴）及石英玻璃（非晶态）。光学石英玻璃整理ppt26（2）Al2O3(刚玉)陶瓷 Al2O3陶瓷通常称刚玉瓷，与天然矿物刚玉同名，天然刚玉是一种纯氧陶瓷通常称刚玉瓷，与天然矿物刚玉同名，天然刚玉是一种纯氧化铝矿物；化铝矿物；工业生产的刚玉主要成分是工业生产的刚玉主要成分是Al2O3和和SiO2， Al2O3 含量越高，含量越高， Al2O3陶瓷陶瓷性能越好；性能越好； 刚玉瓷这一名词只限于氧化铝含量为刚玉瓷这一名词只限于氧化铝含量为95%以上的，主晶相
12、为刚玉的陶瓷以上的，主晶相为刚玉的陶瓷材料，工业上大量生产氧化铝含量为材料，工业上大量生产氧化铝含量为95%的刚玉瓷（简称的刚玉瓷（简称95瓷），也生产瓷），也生产97%、99%的刚玉瓷；的刚玉瓷；刚玉瓷具有较高的室温和高温机械强度、很好的绝热性能、刚玉瓷具有较高的室温和高温机械强度、很好的绝热性能、 高化学稳定高化学稳定性、良好的介电性能、高硬度、高耐磨性；性、良好的介电性能、高硬度、高耐磨性；用途：用途：1.高温热电偶套管、坩埚、电子陶瓷材料的热压烧结模具、高温炉衬、内高温热电偶套管、坩埚、电子陶瓷材料的热压烧结模具、高温炉衬、内燃机火花塞、航空火花塞；燃机火花塞、航空火花塞；2.化工高压
13、机械泵零件、理化器皿，酸、碱都不与其发生化学作用；化工高压机械泵零件、理化器皿，酸、碱都不与其发生化学作用；3.电绝缘、无线电、电真空等技术中使用的陶瓷元件，如雷达天线罩、微电绝缘、无线电、电真空等技术中使用的陶瓷元件，如雷达天线罩、微波电介质、超高频大功率电子管的支架、集成电路的构件等；波电介质、超高频大功率电子管的支架、集成电路的构件等；4.高速切削工具、轴承、磨料磨具等；高速切削工具、轴承、磨料磨具等； 整理ppt27 致密的刚玉可用作电真空陶瓷； 氧化铝透明陶瓷高压钠灯的灯管、红外光管的窗口等； 多孔（氧孔率达90%）的氧化铝陶瓷在17001750C温度范围内的优良绝热材料； 刚玉瓷作
14、为很前途的生物陶瓷材料，已被制成骨移植器件，人工关节，应用于临床医学； 等等。其它用途：其它用途：刚玉陶瓷缺点是脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。刚玉陶瓷缺点是脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。羟基磷灰石（羟基磷灰石（HA）是一种活性陶瓷材料）是一种活性陶瓷材料,由于其成份接近生物机体骨骼由于其成份接近生物机体骨骼的无机成份、能诱发新骨生长、具有良好的生物相容性和生物活性等的无机成份、能诱发新骨生长、具有良好的生物相容性和生物活性等特点特点,作为替代材料已广泛应用于人体硬组织的修复。作为替代材料已广泛应用于人体硬组织的修复。 整理ppt28（3）ZrO2陶瓷 ZrO
15、2 陶瓷熔点高（2667C，在单一的纯氧化物中仅次于ThO2-3330C、MgO-2800C、HfO2-2770C），导热系数小； 自然界中分布最广的二氧化锆是天然矿物斜锆矿，一般含80%90%，质量最好的可达96%99% ； 另一种分布较广的是锆英石（ZrSiO4）， ZrO2 67.03%、SiO2-32.97%； ZrO2有三种晶型：立方结构、四方结构、单斜结构。三者可以相互转化。立方四方单斜1200C1000C2300C2300C整理ppt29部分稳定氧化锆的断裂部分稳定氧化锆的断裂韧性韧性远高于其他结构陶瓷，并由此获得了远高于其他结构陶瓷，并由此获得了“陶瓷钢陶瓷钢”的称誉，也常用这
16、类材料去增韧其他陶瓷材料即氧化的称誉，也常用这类材料去增韧其他陶瓷材料即氧化锆增韧陶瓷（锆增韧陶瓷（ZTC） ； 氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的强度达氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的强度达1200MPa、断裂韧度为、断裂韧度为15.0MPam1/2，分别比原氧化铝提高了，分别比原氧化铝提高了3倍和近倍和近3倍；倍； 应用：可代替金属制造模具、拉丝模、泵叶轮，还可制造汽车应用：可代替金属制造模具、拉丝模、泵叶轮，还可制造汽车零件。零件。整理ppt30MgO陶瓷，熔点高、呈碱性，可以制作坩埚，炉衬，高温装置陶瓷，熔点高、呈碱性，可以制作坩埚，炉衬，高温装置 BeO陶瓷，导热性好，具有高的热稳定性，强度较差，
17、用于制造熔化某陶瓷，导热性好，具有高的热稳定性，强度较差，用于制造熔化某些纯金属的坩埚，还可用作真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷；些纯金属的坩埚，还可用作真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷； ThO2、UO2陶瓷，具有很高的熔点、高的密度，并具有放射性，主要用陶瓷，具有很高的熔点、高的密度，并具有放射性，主要用于制造熔化铑、铂、银和其他金属的坩埚、电炉构件、动力反应堆中的放于制造熔化铑、铂、银和其他金属的坩埚、电炉构件、动力反应堆中的放热元件等；热元件等； 莫来石，是莫来石，是Al2O3-SiO2系中唯一稳定的二元化合物，其组成可在系中唯一稳定的二元化合物，其组成可在3Al2O32SiO2到到2Al2O3S
18、iO2之间变化，之间变化， 3Al2O32SiO2为化学计量莫来石：为化学计量莫来石： 1.结构空隙大、比较疏松，具有较低的热膨胀系数、低的热导率和热结构空隙大、比较疏松，具有较低的热膨胀系数、低的热导率和热容，弹性模量也较低，因而具有良好的绝热、抗震和耐腐蚀性；容，弹性模量也较低，因而具有良好的绝热、抗震和耐腐蚀性； 2.具有较低的蠕变性（指材料受不变的拉力下具有较低的蠕变性（指材料受不变的拉力下,长度不断伸长的现象。长度不断伸长的现象。蠕变使筋材承受拉力的能力不断下降蠕变使筋材承受拉力的能力不断下降 ）；）； 3.大多数结构陶瓷其强度随温度上升均有不同程度的退化，而莫来石大多数结构陶瓷其强
19、度随温度上升均有不同程度的退化，而莫来石在一定组成和温度内不仅不下降反而有一定的起跳。在一定组成和温度内不仅不下降反而有一定的起跳。（4）其它氧化陶瓷整理ppt31常见氧化物陶瓷的基本性能常见氧化物陶瓷的基本性能整理ppt323.2.2 非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷氮化物陶瓷氮化物陶瓷（1）氮化硅陶瓷）氮化硅陶瓷 它是以它是以Si3N4为主要成分的陶瓷，按其制造工艺不同可分为热压烧结为主要成分的陶瓷，按其制造工艺不同可分为热压烧结氮化硅（氮化硅（- Si3N4 ）陶瓷和反应烧结氮化硅（）陶瓷和反应烧结氮化硅（- Si3N4 ）陶瓷。热压烧结）陶瓷。热压烧结氮化硅陶瓷组织致密，气孔率接近于零，强度高
20、。反应烧结氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷组织致密，气孔率接近于零，强度高。反应烧结氮化硅陶瓷有有20%30%气孔，气孔， 特点：氮化硅陶瓷硬度高，摩擦因子小，只有特点：氮化硅陶瓷硬度高，摩擦因子小，只有0.10.2，具有自润滑，具有自润滑性；蠕变抗力高，热膨胀系数小，性；蠕变抗力高，热膨胀系数小，抗热振性能在陶瓷中最佳，比抗热振性能在陶瓷中最佳，比Al2O3瓷瓷高高23倍倍；化学稳定性好，抗氢氟酸以外的各种无机酸和碱溶液的侵蚀，；化学稳定性好，抗氢氟酸以外的各种无机酸和碱溶液的侵蚀，也能抵抗熔融非铁金属的侵蚀；同时具有优异的电绝缘性能。也能抵抗熔融非铁金属的侵蚀；同时具有优异的电绝缘性能。 应用：反应烧
21、结氮化硅陶瓷主要用于制作形状复杂、尺寸精度高、应用：反应烧结氮化硅陶瓷主要用于制作形状复杂、尺寸精度高、耐热、抗蚀、耐磨、绝缘制品。热压烧结氮化硅陶瓷只用于制作形状简耐热、抗蚀、耐磨、绝缘制品。热压烧结氮化硅陶瓷只用于制作形状简单的耐磨、耐高温零件。单的耐磨、耐高温零件。整理ppt33（2 2）氮化硼陶瓷）氮化硼陶瓷 氮化硼陶瓷的主要晶相是氮化硼陶瓷的主要晶相是BN，属于共价晶体，其晶体结构与石墨，属于共价晶体，其晶体结构与石墨相仿为六方晶格，因而有白石墨之称；相仿为六方晶格，因而有白石墨之称； 高温（高温（1500 2000C）、高压（）、高压（6 9103MPa）下，六方）下，六方BN可可
22、转化为立方转化为立方BN，其硬度接近于金刚石，是极好的耐磨材料。，其硬度接近于金刚石，是极好的耐磨材料。 特点：具有良好的耐热性和特点：具有良好的耐热性和导热性导热性，其热导率与不锈钢相当其热导率与不锈钢相当；热；热膨胀系数小，绝缘性好，化学稳定性高；硬度较其它陶瓷低，易于切膨胀系数小，绝缘性好，化学稳定性高；硬度较其它陶瓷低，易于切削加工；有自润滑性。削加工；有自润滑性。 应用：常用于制作热电偶套管、坩埚、高温容器和管道。应用：常用于制作热电偶套管、坩埚、高温容器和管道。整理ppt34（3） 氮化钛氮化钛TiN陶瓷陶瓷 是一种新型结构陶瓷，硬度大、熔点高（是一种新型结构陶瓷，硬度大、熔点高（
23、2950C）、化学稳定性好，）、化学稳定性好，且具有动人的金黄色金属光泽，是一种很好的耐火耐磨材料和受人欢迎且具有动人的金黄色金属光泽，是一种很好的耐火耐磨材料和受人欢迎的代金装饰材料。的代金装饰材料。 还有导电性，可用作熔盐电解的电极材料以及电触头等；还有导电性，可用作熔盐电解的电极材料以及电触头等； 具有较高的超导临界温度，是一种优良的超导材料。具有较高的超导临界温度，是一种优良的超导材料。氮化钛圆锯片氮化钛圆锯片钛金首饰，将氮化钛薄膜镀在钛金首饰，将氮化钛薄膜镀在金属表面，以假乱真金属表面，以假乱真整理ppt35碳化物陶瓷碳化物陶瓷 碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钛、
24、碳化钨、碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化铪等。碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化铪等。 特点：具有很高的熔点、硬度和耐磨性特点：具有很高的熔点、硬度和耐磨性 缺点：耐高温氧化能力差，脆性极大缺点：耐高温氧化能力差，脆性极大 （1）碳化硅陶瓷）碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中应用最广泛。其密度为碳化硅陶瓷在碳化物陶瓷中应用最广泛。其密度为3.2103kgm-3，弯，弯曲强度和抗压强度分别为曲强度和抗压强度分别为200250MPa和和10001500MPa，硬度为莫氏，硬度为莫氏9.2。 特点：特点：热导率高热导率高，而热膨胀系数小。，而热膨
25、胀系数小。 应用：常用于制作加热组件、石墨表面保护层及砂轮和磨料等应用：常用于制作加热组件、石墨表面保护层及砂轮和磨料等。 整理ppt36（2）碳化硼陶瓷）碳化硼陶瓷 硬度极高，抗磨粒磨损能力很强，熔点高达硬度极高，抗磨粒磨损能力很强，熔点高达2450左右。在高左右。在高温下会很快氧化，使用温度范围应限定在温下会很快氧化，使用温度范围应限定在980以下。以下。 应用：主要用于制作磨料和超硬质工具材料。应用：主要用于制作磨料和超硬质工具材料。 （3）其它碳化物陶瓷）其它碳化物陶瓷 碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钽、碳化钨和碳化锆陶瓷的熔碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化钽、碳化钨和碳化锆陶瓷的熔点和硬度
26、都很高，通常在点和硬度都很高，通常在2000以上的中性或还原气氛中作高温材以上的中性或还原气氛中作高温材料。在各类碳化物陶瓷中，碳化铪的熔点最高，达料。在各类碳化物陶瓷中，碳化铪的熔点最高，达2900。 （4）硼化物陶瓷）硼化物陶瓷 常见的有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆等。常见的有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆等。 特点：高硬度，具有较好的耐化学浸蚀能力。其熔点范围为特点：高硬度，具有较好的耐化学浸蚀能力。其熔点范围为18002500，具有较高的抗高温氧化性能，使用温度达，具有较高的抗高温氧化性能，使用温度达1400。 应用：主要用于高温轴承、内燃机喷嘴和各种高温器件。应用：
27、主要用于高温轴承、内燃机喷嘴和各种高温器件。 整理ppt37整理ppt38第二部分第二部分 先进陶瓷材料的应用先进陶瓷材料的应用整理ppt39陶瓷不粘锅陶瓷不粘锅被特富龙风波逼出的世界冠军被特富龙风波逼出的世界冠军尽管国家早有尽管国家早有“不粘锅无毒不粘锅无毒”的定论，但是屡屡困扰国的定论，但是屡屡困扰国内炊具行业的内炊具行业的“特富龙风波特富龙风波”还是卷土重来。日前，美国环还是卷土重来。日前，美国环保署保署(EPA)下属的科学顾问委员会专家小组达成共识，建议下属的科学顾问委员会专家小组达成共识，建议将生产将生产“特富龙特富龙”等品牌不粘和防锈产品的关键化工原料等品牌不粘和防锈产品的关键化工
28、原料全氟辛酸铵及其盐类全氟辛酸铵及其盐类(PFOA)分类为分类为“可能致癌物可能致癌物”。消息一。消息一经国内媒体发布，即再度引起了业内外的极大关注。经国内媒体发布，即再度引起了业内外的极大关注。 新型陶瓷材料不粘锅技术新型陶瓷材料不粘锅技术 整理ppt40不粘锅的需求不粘锅的需求中国人的饮食习惯中国人的饮食习惯锅的不粘性，主要体现在内表面的自由能足够低锅的不粘性，主要体现在内表面的自由能足够低(液体一般用表面液体一般用表面张力表示张力表示)，以达到疏油的效果。，以达到疏油的效果。食用油的表面张力通常在食用油的表面张力通常在2628dyn/cm，要达到理想的疏油性，要达到理想的疏油性，就要把锅
29、的内表面的自由能处理到就要把锅的内表面的自由能处理到26dyn/cm以下。以下。氟树脂的表面张力通常是氟树脂的表面张力通常是1719dyn/cm，而且非常持久，目前在，而且非常持久，目前在涂料中几乎难有超越者。氟涂料耐温可以达到涂料中几乎难有超越者。氟涂料耐温可以达到260，基本能够满足，基本能够满足烹饪的要求。烹饪的要求。陶瓷涂层的表面大多富含甲基官能团，其表面张力通常是陶瓷涂层的表面大多富含甲基官能团，其表面张力通常是2123dyn/cm，也有良好的不粘性，而且比含氟物质更加安全。因此，也有良好的不粘性，而且比含氟物质更加安全。因此，相当一部分无烟锅企业也把无机陶瓷涂层作为主要的宣传卖点之
30、一。相当一部分无烟锅企业也把无机陶瓷涂层作为主要的宣传卖点之一。陶瓷涂层也可以减少油烟的产生。陶瓷涂层也可以减少油烟的产生。整理ppt41整理ppt42某国产品牌瓷膜涂料主要成分图某国产品牌瓷膜涂料主要成分图从这张图中可以看出，其主要成分为从这张图中可以看出，其主要成分为Si硅、硅、Al铝、铝、O氧等为典型的无机结构，未检出氧等为典型的无机结构，未检出F氟存在。氟存在。整理ppt43 但在实际生产中，由于目前瓷膜涂料相对传统有机涂料而言，但在实际生产中，由于目前瓷膜涂料相对传统有机涂料而言，原料和施工成本有所上升，特别是不粘性的持久性与氟涂料相比原料和施工成本有所上升，特别是不粘性的持久性与氟
31、涂料相比还有一定差距，有部分宣传使用了还有一定差距，有部分宣传使用了“陶瓷涂层陶瓷涂层”的厂家，实际上的厂家，实际上使用的是含氟的有机涂料。使用的是含氟的有机涂料。 严格意义上说，厚度仅严格意义上说，厚度仅3040微米的瓷膜涂层，尽管比有机微米的瓷膜涂层，尽管比有机涂层硬度很高，但如果使用铁铲炒菜，在硬物的长期摩擦下，涂涂层硬度很高，但如果使用铁铲炒菜，在硬物的长期摩擦下，涂层也难免有一定脱落。有些厂家宣称无烟锅可以永久使用铁铲，层也难免有一定脱落。有些厂家宣称无烟锅可以永久使用铁铲，其实也夸大了瓷膜涂层的耐磨性。其实也夸大了瓷膜涂层的耐磨性。 这些做法被媒体曝光后，误导了消费者对陶瓷涂层的认
32、识，这些做法被媒体曝光后，误导了消费者对陶瓷涂层的认识，使消费者误以为陶瓷涂层是用氟涂料做的、是骗人的，甚至造成使消费者误以为陶瓷涂层是用氟涂料做的、是骗人的，甚至造成消费者产生消费者产生“无烟锅无烟锅”“毒锅毒锅”的误解。使部分讲求信誉、坚的误解。使部分讲求信誉、坚持使用瓷膜涂料的厂家在这一风波中也深受其害。持使用瓷膜涂料的厂家在这一风波中也深受其害。整理ppt44陶瓷刀具陶瓷刀具 刀具材料的发展与进步对人类的文明史有着重要的影刀具材料的发展与进步对人类的文明史有着重要的影响，刀具的使用作为划分远古人类历史发展时期的标志。响，刀具的使用作为划分远古人类历史发展时期的标志。在新石器时代，人类开
33、始采用打磨的石料作刀具；以后青在新石器时代，人类开始采用打磨的石料作刀具；以后青铜和铁刀工具的出现也成为古代人类历史发展阶段的标志。铜和铁刀工具的出现也成为古代人类历史发展阶段的标志。 在历史上，刀具的发展走过了漫长的历程，不过，从在历史上，刀具的发展走过了漫长的历程，不过，从18501850年至今一百余年来，刀具材料获得快速的发展。年至今一百余年来，刀具材料获得快速的发展。 18981898年高速钢工具问世，年高速钢工具问世，19231923年德国研制成功年德国研制成功WC-CoWC-Co硬硬质合金，并于质合金，并于19271927年开始工业化生产，使切削加工技术的年开始工业化生产，使切削加
34、工技术的历史发生了两次革命性的进步。历史发生了两次革命性的进步。整理ppt45石器时代用燧石打制的刀箭 汉代青铜刀铁制道具整理ppt46各种切削刀具整理ppt47 金属切削过程是一种复杂的物理化学过程。金属切削过程是一种复杂的物理化学过程。要求要求切削刀具材料具备高硬度、高耐磨性、高强度和高断切削刀具材料具备高硬度、高耐磨性、高强度和高断裂韧性、高热硬度、良好的抗热震性、抗侵蚀和抗黏裂韧性、高热硬度、良好的抗热震性、抗侵蚀和抗黏着性等。着性等。随着科学技术的不断发展，各行各业出现了随着科学技术的不断发展，各行各业出现了多种难切削材料，特别是高技术领域对切削加工的精多种难切削材料，特别是高技术领
35、域对切削加工的精度、表面粗糙度和切削效率提出了越来越高的要求，度、表面粗糙度和切削效率提出了越来越高的要求，这就使得刀具材料不断创新和发展。这就使得刀具材料不断创新和发展。 陶瓷刀具是以陶瓷材料为基础制作的用于金属切陶瓷刀具是以陶瓷材料为基础制作的用于金属切削的刀具，能在高速切削条件下保持高的强度、硬度削的刀具，能在高速切削条件下保持高的强度、硬度和耐磨性，并具有长的使用寿命。和耐磨性，并具有长的使用寿命。整理ppt48切削难题超硬材料的切削整理ppt491905年德国人开始了用氧化铝制作陶瓷刀具的研究，年德国人开始了用氧化铝制作陶瓷刀具的研究，1912年英国首获年英国首获Al2O3陶陶瓷刀具
36、专利。但是，直到瓷刀具专利。但是，直到20世纪世纪50年代陶瓷刀具才真正达到实用化。我国也于年代陶瓷刀具才真正达到实用化。我国也于20世纪世纪50年代末期开始了年代末期开始了Al2O3陶瓷刀具的研究，但是由于陶瓷刀具的研究，但是由于Al2O3陶瓷的强度和陶瓷的强度和韧性都较差，抗热震性也不好，它的发展和应用受到了严重的限制。韧性都较差，抗热震性也不好，它的发展和应用受到了严重的限制。20世纪世纪70年代人们研制成功了年代人们研制成功了Al2O3+TiO2系统复合陶瓷刀具，使系统复合陶瓷刀具，使Al2O3陶瓷刀具走出了陶瓷刀具走出了缓慢发展的低谷，成为解决超硬材冷加工的一种新型刀具材料。缓慢发展
37、的低谷，成为解决超硬材冷加工的一种新型刀具材料。20世纪世纪70年代初美国生产的多晶金刚石刀具和多晶立方氮化硼刀具开始投放年代初美国生产的多晶金刚石刀具和多晶立方氮化硼刀具开始投放市场，它们超群的硬度和耐磨性是其他刀具难以比拟的。但是由于人造金刚石市场，它们超群的硬度和耐磨性是其他刀具难以比拟的。但是由于人造金刚石和立方氮化硼的制造工艺复杂，价格昂贵，至今没有广泛地使用。和立方氮化硼的制造工艺复杂，价格昂贵，至今没有广泛地使用。20世纪世纪80年代初清华大学用热压氮化硅陶瓷和英国年代初清华大学用热压氮化硅陶瓷和英国Lucas公司用公司用Sialon陶瓷陶瓷（Si3N4和和Al2O3的固溶体）制
38、作刀具都取得良好的切削效果。由于的固溶体）制作刀具都取得良好的切削效果。由于Si3N4陶瓷有陶瓷有较高的强度、硬度和断裂韧性，又有较小的线膨胀系数，因而作为金属切削刀较高的强度、硬度和断裂韧性，又有较小的线膨胀系数，因而作为金属切削刀具使用时，表现出很好的耐磨性、红硬性、抗机械冲击性和抗热冲击性。具使用时，表现出很好的耐磨性、红硬性、抗机械冲击性和抗热冲击性。20世纪世纪90年代以来，像纳米颗粒和晶须增强陶瓷刀具、陶瓷涂层刀具、梯度年代以来，像纳米颗粒和晶须增强陶瓷刀具、陶瓷涂层刀具、梯度功能陶瓷刀具、超硬刀具材料等都得到了快速的发展，促进了加工制造业的技功能陶瓷刀具、超硬刀具材料等都得到了快
39、速的发展，促进了加工制造业的技术进步。术进步。整理ppt50氮化硅陶瓷刀具整理ppt51陶瓷涂层刀具陶瓷涂层刀具-Al2O3与与-Al2O3交替涂层的刀具交替涂层的刀具整理ppt52陶瓷刀具适用于加工以下多种材质的产品：高锰钢；高铬、镍、钼陶瓷刀具适用于加工以下多种材质的产品：高锰钢；高铬、镍、钼合金钢；冷硬铸铁合金钢；冷硬铸铁 （HS80-90）；）； 各各 类类 淬淬 硬硬 钢钢 （HRC55-65）；）； 各各 类类 铸铸 铁（铁（HB200-400）等。）等。整理ppt53陶瓷刀具与传统的高速钢和硬质合金刀具相比，具有更好的红陶瓷刀具与传统的高速钢和硬质合金刀具相比，具有更好的红硬性和
40、耐磨性；与超硬材料金刚石和硬性和耐磨性；与超硬材料金刚石和CBN相比，它具有更低相比，它具有更低的制造成本、更好的热稳定性和抗冲击能力。因而，在先进的制造成本、更好的热稳定性和抗冲击能力。因而，在先进制造技术的发展过程中起着如下方面的重要作用。制造技术的发展过程中起着如下方面的重要作用。 它可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的工件，以车它可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的工件，以车代磨、以铣代磨，从而免除了退火软化加工所消耗的大量电代磨、以铣代磨，从而免除了退火软化加工所消耗的大量电力，并可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命。力，并可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命。 它可
41、以保证在自动化加工中较长时间较稳定的工作，保证工它可以保证在自动化加工中较长时间较稳定的工作，保证工件的加工精度。件的加工精度。 它可以进行高速切削，加工效率可以提高几倍甚至几十倍，它可以进行高速切削，加工效率可以提高几倍甚至几十倍，达到节约工时、能源和机床占用台数的效果。达到节约工时、能源和机床占用台数的效果。整理ppt54近近20多年来，世界各发达国家都很重视陶瓷刀具的应用和发展。多年来，世界各发达国家都很重视陶瓷刀具的应用和发展。美、日、德等国家陶瓷刀具的应用已占刀具构成比例的美、日、德等国家陶瓷刀具的应用已占刀具构成比例的5%10%。在我国，陶瓷刀具已在机械、冶金、矿山、汽车（齿轮、飞
42、轮、轴、在我国，陶瓷刀具已在机械、冶金、矿山、汽车（齿轮、飞轮、轴、轴承等加工）轴承等加工） 、拖拉机、轴承、泵（叶轮、涡壳、护板、护套等加、拖拉机、轴承、泵（叶轮、涡壳、护板、护套等加工）、交通、能源、精密仪器、航空航天等工）、交通、能源、精密仪器、航空航天等20多个行业的几百家工多个行业的几百家工厂推广应用，解决了各行各业中高硬度难加工材料的切削加工，并厂推广应用，解决了各行各业中高硬度难加工材料的切削加工，并能提高工作效率，大幅度地节约加工工时及电力，获得了巨大的经能提高工作效率，大幅度地节约加工工时及电力，获得了巨大的经济效益。济效益。例如一汽、二汽等单位都用陶瓷刀具切削难加工材料，一
43、汽在加工例如一汽、二汽等单位都用陶瓷刀具切削难加工材料，一汽在加工含硼和含磷的汽车缸套时，以实现了全部陶瓷刀具化，对提高工效含硼和含磷的汽车缸套时，以实现了全部陶瓷刀具化，对提高工效和保证产品质量起着重要作用。和保证产品质量起着重要作用。整理ppt55陶瓷发动机自从自从19世纪后期德国的世纪后期德国的Otto和和Diesel先后发明汽油机和柴油机以来，汽车发动先后发明汽油机和柴油机以来，汽车发动机一直用金属材料制造。金属的导热性好而耐热、耐腐蚀性能差，在高温下机一直用金属材料制造。金属的导热性好而耐热、耐腐蚀性能差，在高温下极易氧化、变形而导致破坏。因此，发动机的燃烧室（汽缸）必须用水或空极易
44、氧化、变形而导致破坏。因此，发动机的燃烧室（汽缸）必须用水或空气冷却，否则就会迅速被高温燃气烧坏而停止工作。这样，进入发动机的燃气冷却，否则就会迅速被高温燃气烧坏而停止工作。这样，进入发动机的燃料产生的人能，大约只有料产生的人能，大约只有1/3转变为驱动车轴的有用功率，其余转变为驱动车轴的有用功率，其余1/3被冷却剂带被冷却剂带走，另外走，另外1/3随废气排出。随废气排出。100多年来，汽车发动机的结构和性能有了很大的改多年来，汽车发动机的结构和性能有了很大的改进和提高，有的已达到尽善尽美的境地，但是它的能量利用格局却没有根本进和提高，有的已达到尽善尽美的境地，但是它的能量利用格局却没有根本性
45、的突破。性的突破。为了提高发动机热效率，减少能量损耗，这就需要取消或部分取消冷却系统，为了提高发动机热效率，减少能量损耗，这就需要取消或部分取消冷却系统，使用耐高温隔热材料以减少燃烧室热量的损失，使发动机在更高的工作温度使用耐高温隔热材料以减少燃烧室热量的损失，使发动机在更高的工作温度下工作。下工作。然而，当发动机取消冷却系统以后，燃烧室各部分壁温会大大增加，而在传然而，当发动机取消冷却系统以后，燃烧室各部分壁温会大大增加，而在传统柴油机或燃气轮机用的金属零件中，铝合金的耐热极限为统柴油机或燃气轮机用的金属零件中，铝合金的耐热极限为350，钢和铸铁，钢和铸铁的为的为450，最好的超级耐热合金的
46、耐温极限也不超过，最好的超级耐热合金的耐温极限也不超过1093。因此，金属材。因此，金属材料难以满足上述苛刻条件的要求。料难以满足上述苛刻条件的要求。整理ppt56高性能结构陶瓷材料由于其具有密度小、热导率低、耐高温、耐磨损以及耐高性能结构陶瓷材料由于其具有密度小、热导率低、耐高温、耐磨损以及耐腐蚀等特性，成为制造发动机的理想材料。发动机使用陶瓷材料有如下优点：腐蚀等特性，成为制造发动机的理想材料。发动机使用陶瓷材料有如下优点：1、提高发动机热效率提高发动机热效率 发动机燃烧室采用陶瓷隔热零件并取消冷却系统后，发动机燃烧室采用陶瓷隔热零件并取消冷却系统后，会降低热量损失，增加工作的循环平均温度
47、，从而使循环热效率得到提高。会降低热量损失，增加工作的循环平均温度，从而使循环热效率得到提高。2、减少辅助功率消耗，发动机结构简化减少辅助功率消耗，发动机结构简化 当燃烧室采用陶瓷隔热技术后，可当燃烧室采用陶瓷隔热技术后，可以部分取消或完全取消冷却系统。使发动机不再需要水管、水泵、风扇、散以部分取消或完全取消冷却系统。使发动机不再需要水管、水泵、风扇、散热器等一系列零部件，结构上也可以取消水套。这样，整机结构简化，质量、热器等一系列零部件，结构上也可以取消水套。这样，整机结构简化，质量、体积减小，原来用于驱动水泵、风扇的辅助工作亦被取消，输出功率增加。体积减小，原来用于驱动水泵、风扇的辅助工作
48、亦被取消，输出功率增加。在使用上可摆脱冷却系统故障所带来的麻烦，并几乎不受恶劣气候的影响，在使用上可摆脱冷却系统故障所带来的麻烦，并几乎不受恶劣气候的影响，其军事用途尤为明显。其军事用途尤为明显。3、适应多种燃料的燃烧适应多种燃料的燃烧 陶瓷发动机的燃烧室壁温显著升高，有利于燃料的陶瓷发动机的燃烧室壁温显著升高，有利于燃料的蒸发、着火和燃烧。陶瓷材料抗化学腐蚀性强，可使用质量较差的燃油。蒸发、着火和燃烧。陶瓷材料抗化学腐蚀性强，可使用质量较差的燃油。4、降低发动机的噪声，减少排气污染降低发动机的噪声，减少排气污染 取消或部分取消冷却系统，使风扇噪取消或部分取消冷却系统，使风扇噪声降低。另外，由
49、于燃烧室燃烧温度高（最高声降低。另外，由于燃烧室燃烧温度高（最高1370），燃烧完全，可减少），燃烧完全，可减少对环境的污染。对环境的污染。5、减轻质量减轻质量 陶瓷材料比金属轻陶瓷材料比金属轻60%左右，可减轻发动机的质量。左右，可减轻发动机的质量。6、资源丰富资源丰富 陶瓷材料资源丰富，可减少对陶瓷材料资源丰富，可减少对Co、Ni、Cr等战略物资的依赖。等战略物资的依赖。整理ppt57早在早在20世纪世纪40年代，就有人用陶瓷取代金属制造发动机燃烧室部件进年代，就有人用陶瓷取代金属制造发动机燃烧室部件进行实验，这类研究到行实验，这类研究到20世纪世纪50年代末形成热潮，但限于当时的历史条年
50、代末形成热潮，但限于当时的历史条件和技术水平，没有取得成功。件和技术水平，没有取得成功。20世纪世纪70年代，世界石油危机，节能问题使得利用陶瓷材料制作发动年代，世界石油危机，节能问题使得利用陶瓷材料制作发动机部件的研究再次引起人们重视。另一方面，人们环境保护意识的增机部件的研究再次引起人们重视。另一方面，人们环境保护意识的增强，也加速了陶瓷发动机的研究进程。自从美国强，也加速了陶瓷发动机的研究进程。自从美国Cummins公司提出陶公司提出陶瓷隔热涡轮复合发动机（陶瓷绝热发动机）的设想受到美国军方和能瓷隔热涡轮复合发动机（陶瓷绝热发动机）的设想受到美国军方和能源部的支持之后，在世界范围内掀起了
