金屬陶瓷是由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復(fù)合材料。陶瓷相一般是指高熔點氧化物(氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋯等)和難熔化合物(碳化鈦、碳化鎢、碳化鉭、碳化硼、二硼化鋯、二硼化鈦和二硼化鉭等)。金屬相則主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉭等)或它們的合金。陶瓷相在其中約占體積的15%~85%。金屬陶瓷既具金屬的韌性、高導熱性和良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點,又具陶瓷的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等特性。但由于組成和比例的不同,各種金屬陶瓷的性能亦各異。
金屬陶瓷根據(jù)基質(zhì)不同分兩大類:
以陶瓷為基質(zhì)的金屬陶瓷
①氧化物基金屬陶瓷:是以氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化釷陶瓷等為基體,它們與金屬鎢、鉻或鈷等復(fù)合成的材料,具有耐高溫、抗化學侵蝕、高機械強度和良好導熱性能等優(yōu)點。氧化鋁-鎢-鉻金屬陶瓷可作導彈噴管的襯套,氧化鋯-鈦可作熔煉金屬的坩堝,氧化鋁-氧化鎂-鐵、氧化鋁-鉬(鎳、鈷、鐵、鉻)可用作高速切削刀具(見彩圖),氧化釷-氧化鈦-鉻-鉬可作高溫機械密封環(huán)等。
②碳化物基金屬陶瓷:是由碳化物與金屬粘結(jié)而成。碳化物有碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等。碳化鈦是這一類金屬陶瓷中應(yīng)用最廣的材料。用碳化鈦為基體骨架,浸漬高溫合金可制透平葉片;與鈷、鎳、鉻粘結(jié)可制高硬度切削刀具、高溫軸承和密封環(huán)、塊規(guī)、拉絲模套等。
③氮化物基金屬陶瓷:有氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭等。這些物質(zhì)具有超硬性(除氮化硼外)、抗熱震性和良好的高溫蠕變性等。此外,還有硅化物基金屬陶瓷和硼化物基金屬陶瓷,但這兩種用得較少。上述各類中使用較廣泛的是氧化物基金屬陶瓷和碳化鈦基金屬陶瓷。
以金屬相為基質(zhì)的金屬陶瓷:
有燒結(jié)鋁(鋁-氧化鋁)、燒結(jié)鈹(鈹-氧化鈹)和TD鎳(鎳-氧化釷)等。這是在金屬中加入氧化物的細粉,產(chǎn)生彌散強化的作用,稱彌散增強材料。燒結(jié)鋁中氧化鋁的含量約5%~15%,它的高溫強度比合金鋁高、密度小、易加工、抗腐蝕,導熱性能好。常用于飛機和導彈結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機活塞、化工機械裝備及深井鉆探管材等。
金屬陶瓷生產(chǎn)工藝
金屬陶瓷因品種不同而略有不同,例如:氧化物基的金屬陶瓷的制造,是將制備好的金屬粉末和氧化物原料經(jīng)球磨混碾到合適的粒度,用陶瓷成型方法注漿、擠壓、半干壓或等靜壓成型,干燥,然后在真空、還原氣氛或惰性氣氛中,燒結(jié)而成。
金屬陶瓷根據(jù)基質(zhì)不同分兩大類:
以陶瓷為基質(zhì)的金屬陶瓷
①氧化物基金屬陶瓷:是以氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化釷陶瓷等為基體,它們與金屬鎢、鉻或鈷等復(fù)合成的材料,具有耐高溫、抗化學侵蝕、高機械強度和良好導熱性能等優(yōu)點。氧化鋁-鎢-鉻金屬陶瓷可作導彈噴管的襯套,氧化鋯-鈦可作熔煉金屬的坩堝,氧化鋁-氧化鎂-鐵、氧化鋁-鉬(鎳、鈷、鐵、鉻)可用作高速切削刀具(見彩圖),氧化釷-氧化鈦-鉻-鉬可作高溫機械密封環(huán)等。
②碳化物基金屬陶瓷:是由碳化物與金屬粘結(jié)而成。碳化物有碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等。碳化鈦是這一類金屬陶瓷中應(yīng)用最廣的材料。用碳化鈦為基體骨架,浸漬高溫合金可制透平葉片;與鈷、鎳、鉻粘結(jié)可制高硬度切削刀具、高溫軸承和密封環(huán)、塊規(guī)、拉絲模套等。
③氮化物基金屬陶瓷:有氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭等。這些物質(zhì)具有超硬性(除氮化硼外)、抗熱震性和良好的高溫蠕變性等。此外,還有硅化物基金屬陶瓷和硼化物基金屬陶瓷,但這兩種用得較少。上述各類中使用較廣泛的是氧化物基金屬陶瓷和碳化鈦基金屬陶瓷。
以金屬相為基質(zhì)的金屬陶瓷:
有燒結(jié)鋁(鋁-氧化鋁)、燒結(jié)鈹(鈹-氧化鈹)和TD鎳(鎳-氧化釷)等。這是在金屬中加入氧化物的細粉,產(chǎn)生彌散強化的作用,稱彌散增強材料。燒結(jié)鋁中氧化鋁的含量約5%~15%,它的高溫強度比合金鋁高、密度小、易加工、抗腐蝕,導熱性能好。常用于飛機和導彈結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機活塞、化工機械裝備及深井鉆探管材等。
金屬陶瓷生產(chǎn)工藝
金屬陶瓷因品種不同而略有不同,例如:氧化物基的金屬陶瓷的制造,是將制備好的金屬粉末和氧化物原料經(jīng)球磨混碾到合適的粒度,用陶瓷成型方法注漿、擠壓、半干壓或等靜壓成型,干燥,然后在真空、還原氣氛或惰性氣氛中,燒結(jié)而成。
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本文“什么是金屬陶瓷?”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2015-08-13 16:06:53
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