耐高温陶瓷
功能陶瓷材料
——耐高温材料
摘要
在高温作业以及特殊功能材料中，耐高温陶瓷材料起着非常重要的作用。本文通过查阅相关文献，阐述了新型耐高温陶瓷材料复合化的研究现状，综述了各种复合耐高温陶瓷材料的性质特点，预测了今后耐高温陶瓷材料的发展趋势。
1 引言
近年来，由于冶炼及其他热工设备对耐高温陶瓷材料制品提出的要求越来越高，航空航天工业的飞速发展也刺激了耐高温陶瓷的发展，因此其质量不断提高，品种不断改善。现在单一组分的耐高温陶瓷材料，如氧化铝、碳化硅和氮化硅等，已经无法满足高温操作的要求，各类具有优越性能的新型复合耐高温陶瓷材料成为了人们关注的热点。
2 新型复合耐高温陶瓷材料
单一组分的耐高温陶瓷材料因其成分的单一，在性质上存在着明显的不足，如刚玉材料，烧结温度高，烧结体的热膨胀系数大，抗热震性差，碳化硅陶瓷材料的抗氧化性较差等。而且耐高温陶瓷材料在使用中，加工困难，抗热震性差，不易进行粘结等缺点，也促使了耐高温陶瓷材料复合化的发展。
2.1 优质耐高温陶瓷材料（Sialon）
2.1.1Sialon材料
sialon是Si、Al、O、N四种元素的合成词，作为一种陶瓷，它实际上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置换所形成的一大类固溶体的总称。
sialon陶瓷的主要类别有β-sialon、α-sialon、O-sialon三种，尤以前两种最为常见。
Sialon 其晶体结构和Si3N4 相似，但比Si3N4 容易烧结。Sialon 分为α型、β型、O 型、X 型和AlN 型。α -Sialon 的特点是硬度高，耐磨性、抗氧化性和耐高温性好，缺点是强度不及β -Sialon；而β -Sialon 的抗热震性优于β -Si3N4，且与熔融金属的相容性好，不易腐蚀；O -Sialon的抗氧化性是在各种Sialon材料中最佳的，但得到单相的O-Sialon 非常困难，不加烧结助剂很难制备致密的O -Sialon；对X-Sialon 的报道较少，在弱氧化气氛中X-Sialon 是最稳定的，而在中性和弱还原气氛中不稳定，X-Sialon 能降低制品的机械性能，且能减少热膨胀系数和提高氧化性。Sialon 材料在常温和高温时强度高，化学稳定性好，耐磨性和热稳定性良好，且密度较低，被广泛运用在石油、冶金等领域。
2.1.2Sialon复合相材料
因Sialon又可作为碳化硅、刚玉等耐高温材料的结合剂，所以在其基础上发展了Sialon 复合相耐高温材料。Sialon结合SiC 材料常用于高炉中最易损毁的炉件部位，效果优于黏土砖和高铝砖。Sialon结合刚玉耐高温材料改善了纯刚玉材料抗侵蚀性、耐氧化性和热稳定性差的情况。Sialon/Si3N4 结合SiC 和Sialon 结合刚玉耐高温材料对提高高炉内衬材料的寿命做出了贡献，但Sialon/Si3N4 结合SiC耐高温材料的抗碱侵蚀能力差，而Sialon结合刚玉耐高温材料高温强度和抗热震性较差。
使用其氮化烧结技术，能制备主晶相为S i C 和刚玉，结合相为β -Sialon 的β
-Sialon-Al2O3-SiC系复相高级耐高温陶瓷材料。该种复合材料在高温下的抗折强度比室温
时高，该种材料具有比Sialon/Si3N4 结合SiC材料更优异的抗熔碱侵蚀能力。刚玉相的增加使得其抗熔碱侵蚀能力增强，抗高炉渣侵蚀能力略降。
为了提高Sialon耐高温材料在高温下的使用性质，其复合化发展必成为今后的趋势。各种耐高温材料间的相互复合，弥补了各自性质上的不足，进一步满足高温作业。
2.2耐高温陶瓷涂层材料
耐高温陶瓷涂层材料种类繁多，最为常见的是金属表面的耐高温陶瓷涂层材料，无机非金属表面的耐高温陶瓷涂层材料和陶瓷塑料。金属材料因其优越的性质被广泛运用，但其耐腐蚀、抗氧化和耐高温等性质均不理想，因此必须对其进行涂层保护，而作为涂层使用的材料首选化学稳定性好的耐高温陶瓷材料。
金属表面的耐高温陶瓷涂层的研究，
侧重点在对各种热工机械易损零部件寿命的延长上。采用粘结料与Cr2O 3制成料浆，在FeCrAl 合金表面喷涂后熔烧制备了耐高温抗氧化涂层。研究表明，Cr 2O 3、粘结料和基体之间在熔烧过程中发生了复杂的物理化学反应，形成了中间层，中间层的作用是提高了样品在高温下的抗氧化作用。研究骨料为陶瓷颗粒，基料为磷酸二氢铝且添加多种无机填料的金属用耐高温陶瓷涂料，能够合成酸度适中，附着性良好的无机基料，而骨料与基料的配比适当时，涂层中骨料能够形成紧密堆积，使涂层结构致密，耐磨性较好。用流涂工艺在工业纯钛上获得了含纳米镍微粒的高温超细陶瓷涂层，发现通过增加纳米镍微粒，涂层在高温时的抗氧化性能得到改善，同时纳米镍微粒能提高其结合力和抗氧化性。将一定配比的CrO3 粉与Al粉加入适量的Al2O3 粉、NaF 粉和结合剂混匀后，压入高炉风口的型腔内，在空气中燃烧合成了风口的陶瓷涂层。该涂层耐高温、耐磨损、抗热风和炉渣侵蚀，还具有很好的保温节能效果，最大的特点是工艺简单，方便施工。
耐高温陶瓷涂层还用在无机非金属材料表面，为了提高硅砖的抗热震性，开发了焦炉炭化室硅砖表面陶瓷涂层，涂层与基体结合很好，对裂纹具有一定弥合作用。薛福连采用苯酚、苯胺、甲醛和聚甲基硅酮混合粘结剂加上填料制备了既具有耐高温、耐腐蚀及高强度性能，又具有良好可塑性和粘结性能，且有良好密着性的涂层材料，陶瓷塑料。
耐高温陶瓷涂层材料具有特殊的物理化学性质，制备工艺简单，能够满足大多数高温工作场合的使用需要，受到了科研工作者们的关注。但其涂层和基体的附着力较差等问题也在一定程度上制约了其应用。
2.3碳化物复合陶瓷耐高温材料
SiC 和TiC 等碳化物是非常优越的陶瓷耐高温材料，由于其性能的优越性，常和其他陶瓷耐高温材料复合，优化其他陶瓷耐高温材料的断裂韧性、抗热震性和抗蠕变性等。
对Al2O3-TiC 复合材料的研究发现，初始粉末粒度对其性能有较大的影响。Al2O3-TiC 复合材料的抗弯强度和断裂韧性随着初始粉末粒度的减小而提高。在研究原位内生金属间化合物增强铁基、镍铁基复合材料为粘结相的新型TiC 基金属陶瓷的热腐蚀行为时发现，以
Ni-Fe-Cr-Si 为粘结相的新型TiC 基金属陶瓷的耐高温熔盐热腐蚀性能明显优于以N i
-Fe-Mo 为粘结相的TiC 基金属陶瓷，且在850℃熔盐介质中，表面形成致密氧化物膜，是这类新型的金属陶瓷具有良好的耐高温熔盐热腐蚀性能。通过真空烧结TiC 陶瓷骨架，金属Cu 熔体真空无压自浸渗，制备出了TiC/Cu 金属陶瓷复合材料，TiC-40Cu 的抗烧蚀性能与W-7Cu 的烧蚀性能相近，但密度却远小于W/Cu材料。冀小强等采用Zr/Nb 耐高温复合中间层，通过真空压力扩散焊连接SiC 陶瓷和Ni 基高温合金，制备了抗弯强度达到了SiC 母材强度的52% 的连接件。
3 结语
石油、化工、冶金、航空和航天等工业的飞速发展对耐高温材料的性质提出了更高的要求，而传统的具有耐高温材料，耐高温陶瓷由于其抗热震性较差、断裂韧性较低等问题已经无法满足高温作业的需要，因此发展新型的耐高温材料成为了必然。近年来，材料工作者们发现复合材料能够很好地融合多种材料的优点，而开发出了多种复合相的耐高温陶瓷材料，如，Sialon 类复合耐高温陶瓷材料、TiC/Cu复合材料和陶瓷塑料材料等。在今后的耐高温陶瓷材料中，各种材料复合传统的耐高温陶瓷材料还会是长期的主角。
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成立超高温结构陶瓷生产制造公司可行性报告
成立超高温结构陶瓷生产制造公司 可行性报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 高温结构陶瓷是一种具有高熔点等特点的结构陶瓷。高温结构陶瓷分 为氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷和碳化硼陶瓷。 xxx公司由xxx集团（以下简称“A公司”）与xxx投资公司（以 下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资530.0万元，占 公司股份61%；B公司出资340.0万元，占公司股份39%。 xxx公司以超高温结构陶瓷产业为核心，依托A公司的渠道资源和 B公司的行业经验，xxx公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx公司计划总投资11981.23万元，其中：固定资产投资 10022.53万元，占总投资的83.65%；流动资金1958.70万元，占总投 资的16.35%。 根据规划，xxx公司正常经营年份可实现营业收入17445.00万元，总成本费用13927.91万元，税金及附加206.80万元，利润总额 3517.09万元，利税总额4209.01万元，税后净利润2637.82万元，纳税总额1571.19万元，投资利润率29.35%，投资利税率35.13%，投资 回报率22.02%，全部投资回收期6.04年，提供就业职位305个。
从二十世纪八十年代开始，以高效发动机和燃汽轮机中高温陶瓷关键零部件开发为导向的陶瓷材料的组成设计、晶界工程、净尺寸成型、烧结技术研发，为先进结构陶瓷的研究与发展培育了人才队伍、奠定了基础。
第一章总论 一、拟筹建公司基本信息 （一）公司名称 xxx公司（待定，以工商登记信息为准） （二）注册资金 公司注册资金：870.0万元人民币。 （三）股权结构 xxx公司由xxx集团（以下简称“A公司”）与xxx投资公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资530.0万元，占公司股份61%；B公司出资340.0万元，占公司股份39%。 （四）法人代表 朱xx （五）注册地址 xx经济技术开发区（以工商登记信息为准） （六）主要经营范围 以超高温结构陶瓷行业为核心，及其配套产业。 （七）公司简介
超高温陶瓷复合材料的研究进展
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 超高温陶瓷复合材料的研究进展 超高温陶瓷复合材料主要包括一些过渡族金属的难熔硼化物、碳化物和氮 化物，它们的熔点均在3000℃以上。在这些超高温陶瓷中，ZrB2 和HfB2 基超高温陶瓷复合材料具有较高的热导率、适中的热膨胀系数和良好的抗氧化烧蚀 性能，可以在2000℃以上的氧化环境中实现长时间非烧蚀，是一种非常有前途的非烧蚀型超高温防热材料。 超高温陶瓷复合材料的制备 超高温陶瓷复合材料的致密化主要有热压烧结(HP)、放电等离子烧结(SPS)、反应热压烧结((RHP)和无压烧结(PS)。在这些制备方法中，热压烧结是目前超 高温陶瓷复合材料最主要的烧结方法。 热压烧结 ZrB2 和HfB2 都是ALB2 型的六方晶系结构，其强共价键、低晶界及体扩散 速率的特征，导致该类材料需要在非常高的温度下才能致密化，一般需要2100 ℃或更高的温度和适中的压力(20-30 MPa)或较低温度(~1800℃)及极高压力( 800 MPa)。ZrB2 和HfB2 结构和性能相近，后者的熔点比前者高，需要更高的致密化温度，同时具有更优异的高温性能，而前者的密度和成本都比后者 低，也是业内关注最多的。 放电等离子烧结 放电等离子烧结是在粉末颗粒间直接通人脉冲电流进行加热烧结，具有升温 速度快、烧结时间短、组织结构可控等优点，该方法近年来用于超高温陶瓷复 合材料的制备。产生的脉冲电流在粉体颗粒之间会发生放电，使其颗粒接触部 位温度非常高，在烧结初期可以净化颗粒的表面，同时产生各种颗粒表面缺 陷，改善晶界的扩散和材料的传质，从而促进致密化，相对于热压烧结超高温
超高温陶瓷的研究进展_郭强强
·综述· 收稿日期：2015－05－20 作者简介：郭强强，1989年出生，硕士，主要从事超高温陶瓷材料的研究工作。E －mail ：qqguo@outlook．com 超高温陶瓷的研究进展 郭强强 冯志海周延春 （航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076） 文 摘 超高温陶瓷在极端环境中能够保持稳定的物理和化学性质，被认为是高超声速飞行器和大气层 再入飞行器鼻锥和前缘最有前途的候选热防护材料。本文系统评述了超高温陶瓷（主要是过渡金属硼化物、碳化物和氮化物）在粉体合成、致密化、力学性能等方面的研究进展。对超高温陶瓷研究中存在的一些问题作出初步总结，希望对超高温陶瓷的进一步研究和应用起到积极的推动作用。 关键词 超高温陶瓷，粉体合成，致密化，力学性能 中图分类号：TB3DOI ：10．3969/j．issn．1007－2330．2015．05．001Progress on Ultra-High Temperature Ceramics GUO Qiangqiang FENG Zhihai ZHOU Yanchun （Science and Technology of Advanced Functional Composite Materials Laboratory ，Aerospace Ｒesearch Institute of Materials ＆Processing Technology ，Beijing 100076） Abstract Ultra-high temperature ceramics （UHTCs ）are regarded as the most promising thermal protective ma- terials for the nose and leading edge of hypersonic or re-entry vehicles due to their stability of physical and chemical properties in extreme environment．The progress on UHTCs is reviewed in detail ，including powder synthesis ，densifi-cation and mechanical properties．Also ，some problems exist in the material studies are preliminarily summarized．It is expected that this review will provide some guidance for stimulating further research and practical applications of the UHTCs． Key words Ultra-high temperature ceramics ，Powder synthesis ，Densification ，Mechanical property 引言 超高温陶瓷（UHTCs ）通常指熔点超过3000?，并在极端环境中保持稳定的物理和化学性质的一类 特殊陶瓷材料，通常包括过渡金属硼化物、碳化物、氮化物及其复合材料。极端环境一般指高温、反应气氛（如原子氧，等离子体等）、机械载荷和磨损等组成的综合环境。随着航空航天技术的迅猛发展和实现空天一体化的迫切需要，高超声速飞行器是近年来许多国家航空航天部门发展的重点领域。在长时间高超声速巡航、跨大气层飞行和大气层再入等极端环境下，飞行器机翼前缘和鼻锥等关键部件在飞行过程中与大气剧烈摩擦，产生极高的温度。如Falcon 计划 中机翼前缘的驻点区域温度可以超过2000?［1］，此 外火箭喷嘴口、吸气增强推进系统和发动机进气道在 飞行过程中也要承受高热载荷和机械载荷。目前，极少材料能够在如此剧烈的氧化对流环境中保持结构和尺寸的完整性。因此，如何设计和制备有着良好的抗氧化性、抗烧蚀性、抗热震性并保持一定高温强度的超高温热防护材料成为新型空天飞行器亟待解决的重要技术问题。 目前有望在1800?以上温度使用的材料一般有 难熔金属材料、陶瓷基复合材料、C /C 复合材料等。难熔金属材料密度高、加工性能和抗氧化性差，不适合作为高超声速飞行器鼻锥和前缘等部位的热防护 材料。C /C 复合材料是一种良好的结构/功能一体化材料，已成功用于制造导弹的弹头部件、航天飞机防
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1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g 的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。 比较结构陶瓷与功能陶瓷的异同点 器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用 遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。 碳化硅和增韧氧化物三类材料。
超高温陶瓷
超高温陶瓷 材料科学杂志39(2004)5979 – 5985 硅基陶瓷和复合材料在高氧压力下的燃烧阻力 美国宇航局格伦研究中心/凯斯西储大学，克利夫兰， 俄亥俄州44135，美国 E-mail: Ali.Sayir@https://www.360docs.net/doc/318839139.html, F . S .劳维利 美国宇航局太空飞行中心，FC，35812，美国 陶瓷基复合材料在高氧压力下的耐燃烧性预计会对富氧推进系统的发展提供一些信息。与金属相比，硅基陶瓷，碳化硅，氮化硅和碳化硅复合材料都有共价键的特点，不同的是它们能促进燃烧。这些材料分解的温度很高，而不是通过离散固液相变（熔化）。硅基陶瓷和复合材料在很高的氧气压力和临界阈值压力，在此临界压力下没有试样能维持燃烧组成，粘接的性质和氧的溶解度。2004年Kluwer学术出版社 1介绍 当把凝聚相材料，液体或固体，按计划放到富氧环境中时，可燃混合物就形成了。如果这种混合物被点燃，火焰就会包围凝聚相燃烧。理解和控制使用这一物理现象称为燃烧，它对人类日常生活以及各种技术，如能源转换，冶金，自然，航空和航天工业的应用有重大意义。在给定的温度和压力下，物质与氧气和潜在火源安全共存的能力对材料在推进系统中的选择范围是至关重要的。 大多数航空航天系统的结构组成部分都是金属合金，许多研究，特别是对高压系统的研究，一直致力于金属和金属合金的氧燃烧。当氧气从周围移动到燃烧前锋面时，材料与金属的粘接特性可以使之充当燃料，通过表面蒸发和扩散运动到火焰前锋面。这种对凝聚相燃烧的说明是最容易的，通常适用于发生气相反应后被称为均匀燃烧的滴烧。格拉斯曼[ 1]，在他的开创性工作中对金属液滴的气相燃烧作出了一些充分的解释，但不全是基于实验事实。热化学预测对阐明在高温高压下过渡态金属的反应途径是不可用的。多元合金进一步的并发症出现了，图[ 1，2 ]已经表明燃烧性对间歇性的成分变化很敏感。陶瓷基复合材料有着比金属明显低的密度并且在高温下也能提供足够的强度和韧性，这使得它们成为航空航天结构应用中的理想选择。除了这些事实，陶瓷基复合材料在很高氧气压力下的燃烧特性还没有被提前研究，这一发现表明本研究集中在陶瓷基复合材料的固相燃烧特性上。在这一研究中，有几个因素影响着特定复合机陶瓷材料的选择。第一，单片碳化硅，氮化硅以及碳化硅复合材料由于有提高性能和降低重量的能力，因此都是先进推进系统的潜在候选者。第二，碳化硅或碳化硅复合材料和单片氮化硅的初步氧相容性结果分别表现出了温和和良好的抗氧化性。第三，目前，碳化硅或碳化硅复合材料在其领域是最成熟的结构材料。最后，两者都是现成的商业材料。 2．实验的
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超高温陶瓷及其应用讲座小结 超高温陶瓷（UHTCs：Ultra High Temperature Ceramics）是指能在1800℃以上温度下使用的陶瓷材料。这类陶瓷材料有望用于航天火箭的发动机部件，太空往返飞行器和高超音速运载工具的防热系统，先进核能系统用抗辐照结构材料和惰性基体材料，以及金属高温熔炼和连铸用的电极、坩埚和相关部件等。目前，针对超高温陶瓷的主要研究内容包括：微结构调控与强韧化、抗氧化－耐烧蚀－抗热震性能的提升、抗辐照性能的改善等。 超高温陶瓷材料最早的研究从1960’s年代开始。当时在美国空军的支持下，Manlab开始了超高温陶瓷材料的研究，研究对象主要是ZrB2和HfB2及其复合材料。研发的80vol%HfB2 -20vol%SiC复合材料能基本满足高温氧化环境下持续使用的需要，但采用的热压工艺对部件制备有很大的限制。到1990’s ，NASA Ames 实验室也开始了相关研究。与此同时，美国空军从1960’s年代开始进行尖锐前缘飞行器及其热防护系统的分析和设计，经过三十多年的研究，取得了很大进展。Ames 实验室及其合作伙伴开展了系统热分析、材料研发和电弧加热器测试等一系列研究工作，并于1990’s年代进行了两次飞行实验（SHARP-B1 、SHARP-B2）。其中，SHARP-B2 的尖锐翼前缘根据热环境的不同分为三部分，分别采用的是ZrB2 /SiC/C 、ZrB2/SiC和HfB2/SiC材料，展示了基于二硼化铪和二硼化锆为主体的一类超高温陶瓷材料作为大气层中高超声速飞行器热防护系统材料的应用前景。2003年2 月1 日，美国航天飞机发生了“哥伦比亚”号的爆炸惨剧，为了保障未来的航天飞机具有更可靠的飞行安全性，美国航天宇航局（NASA）在“哥伦比亚”号失事后迅速启动了相关的研究计划，其中就包括研究新一代超高温陶瓷，用于航天飞机的阻热材料。研究计划目的在于开发出熔点高于3000℃的超高温陶瓷材料，主要是ZrB2、HfB2以及它们的复合材料，作为航天飞机的新型阻热材料。 从材料种类来看，超高温陶瓷主要包括高熔点硼化物和碳化物。其中HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高温陶瓷熔点都超过3000℃，无相变，具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能，包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、适中的热膨胀率和良好抗热震性能等，并能在高温下保持很高的强度。成为超高温陶瓷最具潜力的候选材料。
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高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[2 ,3 ] ,从而提高发动机涡轮进口温度,达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气喷管,杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤
超强、超硬、耐高温结构陶瓷材料结构与性能
超强、超硬、耐高温结构陶瓷材料结构与性能 摘要 结构陶瓷材料具有超强、超硬、耐高温等性能，在许多应用领域有着金属等其它材料不可替代的地。本文通过查阅相关文献，阐述了结构陶瓷材料的结构，综述了结构陶瓷材料的结构及其性能特点,为今后陶瓷的发展提供了可靠的前景。 关键词：结构陶瓷，结构性能 引言：构陶瓷是陶瓷材料的重要分支，它以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，在空间技术领域，制造宇宙飞船需要能承受高温和温度急变、强度高、重量轻且长寿的结构材料和防护材料，在这方面，结构陶瓷占有绝对优势。从第一艘宇宙飞船即开始使用高温与低温的隔热瓦，碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于发射和回收人造地球卫星。未来空间技术的发展将更加依赖于新型结构材料的应用，在这方面结构陶瓷尤其是陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料远远优于其他材料。即在冶金、宇航、能源、机械、光学等领域有重要的应用,因此具有超强、超硬、耐高温的结构陶瓷材料成为了人们关注的热点。 2.结构陶瓷的定义及分类 结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学相生物等 功能的高性能陶瓷。 结构陶瓷若按使用领域进行分类可分为：（1）机械陶瓷；（2）热机陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它若按化学成分分类可分为：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、赛龙陶瓷、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它结构陶瓷(莫来石陶瓷、MoSi 陶瓷、硫化物陶瓷以及复合陶瓷等)。本文就从化学成分分析氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷等来分析。 2.1氧化物陶瓷 2.1.1 Al2O3陶瓷 AI2O3陶瓷类型的结构与性能 氧化铝陶瓷是一种以α- AI2O3为主晶的陶瓷材料。氧化铝的含量在75%左右称为“75瓷”，含量在85%左右称作“85瓷”，含量在99%左右称作“99瓷”。含量在99%以上的称作刚玉瓷或纯刚玉瓷。Al2O3主要有三种晶型结构，即α-Al2O3，β-Al2O3，γ- Al2O3。Al2O3晶型转化关系如图1所示。α-Al2O3属三方晶系，2050℃熔化前稳定，β-Al2O3：是一种氧化铝含量高的的铝酸盐矿物，γ-Al2O3：属尖晶石型结构（立方）。后两种在温度高于1600℃时全部转化为α-Al2O3，a-Al2O3
耐1800度高温陶瓷胶水
【1800度高温胶水性能特点】 ◆耐高温双组份，膏状，由无硅酸盐、进口高分子高温固化剂组成的超高温修补剂，耐高温长期可达1730 度，瞬间最高耐受温度达1800℃。 ◆具有较高的结合强度，不垂流，粘接强度高，适用于高温工况下各种金属、陶瓷、璃材料表面、垂直面、凸面或凹面的填补、密封、修复。 ◆耐介质强，具有优良的耐介质性能、抗绝缘性、耐酸碱性、耐磨、耐油，耐水。固化物无毒。 ◆方便快捷解决问题，本产品具有适用方便、快速、经济、耐用、可靠等特点，适合高温紧急修补之用。 【1800度高温胶水产品用途】 ◆解决一般胶粘剂无法解决高温运转作业环境下的粘接问题, 于高温下金属、陶瓷、高温炉内衬、金属溶液测温探头、硬质钢锭模具、耐酸罐、加温燃烧器设备装置缺陷的填补、粘接和修补；线形膨胀系数与陶瓷相近，适合于高温仪表、传感器、电阻、热电偶等耐温元件的灌封和高温陶瓷零件的套接、槽接。 【1800度高温胶水使用方法】 ◆表面处理：表面处理对修补效果的影响很大。被修表面应打磨粗糙或喷砂处理，对一些特殊工况要进行特殊处理。 ◆清洗：用专用清洗剂或脱脂棉蘸丙酮清洗打磨过的表面以除去残存油污。 ◆混合耐高温胶水（修补剂）：修补剂是由A、B双组份组成，使用时严格按规定的配合比将A、B双组份充分混合，按质量比A:B＝～：1ml，依施胶工艺的稀稠度而定。建议随用随配，减少浪费。 ◆涂胶：用刮板或胶刀将混合好的修补剂涂或灌于待修或粘接表面，可先涂少许，用刮板或胶刀反复按压，操做时接头最好用套接或镶嵌式结构。
◆固化：可室温固化，也可加热固化，但要严格按照固化条件进行，先在室温放置12小时然后缓慢加热到60～80℃保温2小时，再缓慢加热到150℃保温2小时，再缓慢冷却到室温。切忌直接加热或加热速度过快，冷却速度也不能过快，最好采用炉冷。【以下产品为您排忧解难】
高温结构陶瓷分类
高温结构陶瓷分类 1、氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。 2、氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷也是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。 3、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷 氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷，外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。 4、人造宝石 人造宝石：红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。 传统陶瓷指硅酸盐陶瓷，而结构陶瓷则不受指范围限制，不一定是硅酸盐材料。二者在性能方面也有很大的不同。 1.耐高温性：与普通材料相比，陶瓷都耐高温的，结构陶瓷也是。 2.耐磨性：普通陶瓷也较耐磨，因为有较大的硬度。但结构陶瓷则可能具备更大的硬度，比如是SiN结构陶瓷，常做成刀具切割金属或普通陶瓷。 3.韧性：因为陶瓷普遍有较大的硬度，大通常特别脆，所以很容易碎，因此陶瓷强度的提高很大程度上要信赖对其韧性的提高。经过增韧的结构陶瓷会有较大的强度，再加上其不生锈，耐高温，免润滑的特性，结构陶瓷会成为性质优良的材料，比如目前对陶瓷发动机的研究。如果强度等性能过关，陶瓷发动机可以不用润滑，不用水箱冷却，将大大节能。 4.热稳定性：结构陶瓷在热稳定性方面也会有很大的提高，急冷急热不会开裂。
阅读材料：高温结构材料简介
高温结构材料 20世纪80年代初，美国和日本相继研制成汽车陶瓷发动机，并分别装在5吨卡车和中型轿车上进行了几千千米的运行试验。结果表明，这种用新材料制作的发动机比金属发动机提高功效50％，节约能源达40％之多。这就为陶瓷材料的应用开创了新的途径。 接着，我国于1990年也研制成功无水冷陶瓷发动机（没有冷却水系统），先经过400小时台架试验，后又装在一辆小轿车上，顺利地进行了上海至北京的长距离路面运转试验。这标志着我国在陶瓷新材料的研究和应用上已达到世界先进水平。 提起陶瓷，大家都很熟悉，因为在日常生活中经常要同它打交道，即每天都要使用的那些盆盆罐罐和杯、盘、碗、碟等器具。实际上，这些陶瓷制品只是陶瓷王国中的成员之一，叫做“日用陶瓷”。在人们印象中，陶瓷很脆，一碰就碎，怎能用来制作汽车发动机呢？其实，制造汽车发动机的陶瓷与普通的陶瓷不同，是采用精细原料烧结而成，具有特殊的性能，所以人们将它叫做“精细陶瓷”或“精密陶瓷”“高技术陶瓷”等，通常简称为“精陶瓷”。 精陶瓷是采用人工合成的高纯超细粉末原料，以精确选定的成分配比，在严格控制的条件下经过成型、烧结和其他处理而制成的具有微细结晶组织的无机材料。由于它具有一系列优越的性能，其应用范围是普通陶瓷无法比拟的。 就以用结构陶瓷制成的柴油发动机来说，这种精陶瓷发动机不仅在高温下强度高、耐磨、耐腐蚀、比金属材料轻、硬度大，而且几乎不导热，可防止发动机内产生的热量散发出去，因而能节省近一半的燃油。 高温结构陶瓷是精陶瓷的典型代表之一。它是由纯度很高的氮化硅、氮化硼、碳化硅、氧化锆等粉末原料在1700摄氏度的高温下烧结而成的。这种材料具有强度高、硬度大、耐高温和耐磨等优点，因而成为现代冶金、机
超高温陶瓷及其应用资料
超高温陶瓷及其应用
精品资料 超高温陶瓷及其应用讲座小结 超高温陶瓷（UHTCs：Ultra High Temperature Ceramics）是指能在1800℃以上温度下使用的陶瓷材料。这类陶瓷材料有望用于航天火箭的发动机部件，太空往返飞行器和高超音速运载工具的防热系统，先进核能系统用抗辐照结构材料和惰性基体材料，以及金属高温熔炼和连铸用的电极、坩埚和相关部件等。目前，针对超高温陶瓷的主要研究内容包括：微结构调控与强韧化、抗氧化－耐烧蚀－抗热震性能的提升、抗辐照性能的改善等。 超高温陶瓷材料最早的研究从1960’s年代开始。当时在美国空军的支持下，Manlab开始了超高温陶瓷材料的研究，研究对象主要是ZrB2和HfB2及其复合材料。研发的80vol%HfB2 -20vol%SiC复合材料能基本满足高温氧化环境下持续使用的需要，但采用的热压工艺对部件制备有很大的限制。到1990’s ，NASA Ames 实验室也开始了相关研究。与此同时，美国空军从1960’s年代开始进行尖锐前缘飞行器及其热防护系统的分析和设计，经过三十多年的研究，取得了很大进展。Ames 实验室及其合作伙伴开展了系统热分析、材料研发和电弧加热器测试等一系列研究工作，并于1990’s年代进行了两次飞行实验（SHARP-B1 、SHARP-B2）。其中，SHARP-B2 的尖锐翼前缘根据热环境的不同分为三部分，分别采用的是ZrB2 /SiC/C 、ZrB2/SiC和HfB2/SiC 材料，展示了基于二硼化铪和二硼化锆为主体的一类超高温陶瓷材料作为大气层中高超声速飞行器热防护系统材料的应用前景。2003年2 月1 日，美国航天飞机发生了“哥伦比亚”号的爆炸惨剧，为了保障未来的航天飞机具有更可靠的飞行安全性，美国航天宇航局（NASA）在“哥伦比亚”号失事后迅速启动了相关的研究计划，其中就包括研究新一代超高温陶瓷，用于航天飞机的阻热材料。研究计划目的在于开发出熔点高于3000℃的超高温陶瓷材料，主要是 ZrB2、HfB2以及它们的复合材料，作为航天飞机的新型阻热材料。 从材料种类来看，超高温陶瓷主要包括高熔点硼化物和碳化物。其中 HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高温陶瓷熔点都超过3000℃，无相变，具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能，包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、适中的热膨胀率和良好抗热 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
陶瓷高温烧成
实验5.5 陶瓷高温烧成 1 目的意义 1.1 意义 烧成是通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。陶瓷烧成是制备陶瓷材料最重要的工艺步骤之一。 1.2 目的 ① 进一步了解陶瓷烧成温度和温度制度对材料性能的影响； ② 掌握实验室常用高温实验仪器、设备的使用方法； ③ 通过实验学会分析材料的烧成缺陷，制定材料合理的烧成温度制度。 2 基本原理 陶瓷材料在烧成过程中，随着温度的升高，将发生一系列的物理化学变化。例如，原料的脱水和分解，原料之间新化合物的生成，易熔物的熔融等。随着温度的逐步升高，新生成的化合物量不断变化，液相的组成、数量及粘度也不断变化，坯体的气孔率逐渐降低，坯体逐渐致密，直至密度达到最大值，此种状态称为“烧结”。坯体在烧结时的温度称为“烧结温度”。 陶瓷材料的烧结过程将成型后的可密实化的粉末，转化为一种通过晶界相互联系的致密晶体结构。陶瓷生坯经过烧结后，其烧结物往往就是最终产品。陶瓷材料的质量与其原料、配方以及成型工艺、陶瓷制品的性能、烧结过程等有很大关系。因此，一般建筑卫生瓷的烧结除了要通过控制烧结条件，以形成所需要的物相和防止晶粒异常长大外，还要严格控制高温下生成的液相量。液相量过少，制品难以密实；液相量过多，则易引起制品变形，甚至产生废品。 烧结后若继续加热，温度升高，坯体会逐渐软化(烧成工艺上称为过烧)，甚至局部熔融，这时的温度称为“软化温度”。烧结温度和软化温度之间的温度范围称为“烧结温度范围”。 3 实验器材 ①坩埚钳，石棉手套、护目镜； ②高温电阻炉(最高温度1350℃±)； ③垫砂(煅烧SiO2或A12O3粉)。 ④坯料：高岭土、滑石、长石、化学试剂等 4 实验步骤 ① 试样制备：参见实验九； ② 按编号将试样置人高温炉内。装炉时，试样与炉底间以煅烧过的石英粉或A12O3粉隔离。试 样之间的距离为10mm。
超高温陶瓷
２０１１年４月 第４７卷第２期 航宅精密制造技术 ＡｖｌＡＴ｜ｏＮＰＲＥｃｔｓｌｏＮＭＡＮＵＦＡＣＴＵ砒ＮＧＴＥｃＨＮｏＬＩ）ｅ１ 舾２０１１ 眦４７Ｎｏ．２ ＳＰＳ制备ＺｒＢ２基超高温陶瓷的研究进展 姜子晗。汪涛 （南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京２１１１０６） 【摘要】本文阐述了放电等离子体烧结（ＳＰＳ）技术的相关情况，介绍了ＺｒＢ：基超高温陶瓷的特点、优势、性能以及国内外的ＳＰＳ制备方法，探讨了不同添加剂的助烧效果以及相关机理，展望了我国ＺｒＢ，基超高温陶瓷的应用前景。 【关键词】放电等离子体烧结；ＺｒＢ：；超高温陶瓷 ［中图分类号］＇ＩＴｌ２４．５［文献标识码】Ａ【文章编号］１００３—５４５１（２０１１）０２—００３４一０４ ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＺｒＢ２一ｂａｓｅｄＵｌｔｒａ—ＩｌｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｅｒａｍｉｃｓｂｙ ＳｐａｒｋＰｌａｓｍａＳｉｎｔｅｒｉｎｇ ＪＩＡＮＧＺｉ—ｈａｎ，ＷＡＮＧＴａｏ （ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ８ｅｒｏｎｓｕｔｉｃ８ａｎｄａｓｔｍｎａｕｆｉｃｓ，Ｆａｃｕｌｔｙｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０６） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ叩ａｄ‘ｐｌａｓｍａｓｉｎｔｅｒｉｎｇ（ＳＩＳ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅＷａＳ，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒ，ａｄｖａｎｔａｇｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄＳＰＳｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｔＺｒＢ２一ｂａｓｅｄｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，曲ｗｅｌｌ鼬ｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇａｉｄｓａ∞ｄｉｓ－ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｓｏｆＺｒＢ２一ｂａｓｅｄｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃ８ｉｎＣｈｉｎａａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｐａｒｋｐｌａｓｍａｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＺｒＢ２；ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃｓ 引言的导电性（可线切割）和导热性，呈现出陶瓷与金属的 在极端温度条件下（１０００％以上）使用的具有一 定性能的陶瓷称为超高温陶瓷。例如在高超声速飞行 器的飞行中，鼻锥、密封面、热防护系统面板、发动机热 端、机翼及尾翼前缘所用陶瓷都需承受超高温，并要求 抗氧化、抗热冲击、具有足够的强度和韧性。满足这一 系列苛刻要求是超高温陶瓷研究的重点。 ＺｒＢ：属六方结构，是Ｂ和ｚｒ之间最稳定的一种化 合物，如图１。Ｂ原子与ｚｒ离子交替堆垛。Ｂ原子层 具有石墨层状结构，原子间以共价键结合；Ｚｒ离子层 亦紧密堆垛，层内与层间分布游离态电子，具有金属键图ｌＺｒＢ２晶体结构 结构；相邻层之间以ｚｒ—Ｂ离子键结合。这种结构特双重性。ＺｒＢ：基陶瓷比高温合金抗氧化与耐高温性性决定了ＺｒＢ，具有高熔点（３０４０。Ｃ）和硬度，以及良好更好；比Ｃ／Ｃ复合材料使用周期更长；比氧化物和碳 ?鲥?
高温结构陶瓷
高温结构陶瓷 摘要： 高温结构陶瓷（high temperature structural ceramics），用于某种装置、或设备、或结构物中，能在高温条件下承受静态或动态的机械负荷的陶瓷。具有高熔点，较高的高温强度和较小的高温蠕变性能，以及较好的耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性等。高温结构陶瓷包括高温氧化物和高温非氧化物（或称难熔化合物）两大类。 在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。 关键词：高温结构陶瓷膨胀系数生产与应用
高温结构陶瓷的分类主要有以下几种：氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化锆陶瓷、刚玉、等。 §1.1氮化硅陶瓷 1．1．1 定义与性能 氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料。他是氮和硅的唯一化合物，他有两种变体：α—Si3N4和β—Si3N4,均属六方晶系，在20～1000℃线性膨胀系数为2.75×10-6℃-1。是很好的介电体。具有较高的机械强度，特别是在高温下仍保持一定强度。对酸、水蒸气和许多金属熔体（Al、Pb、Zn、等）的作用都是稳定的。抗氧化能力较强，摩擦系数低，硬度高。 1．1．2 工艺方法 它是用硅粉作原料，先用通常成型的方法做成所需的形状，在氮气中及１２００℃的高温下进行初步氮化，使其中一部分硅粉与氮反应生成氮化硅，这时整个坯体已经具有一定的强度。然后在１３５０℃～１４５０℃的高温炉中进行第二次氮化，反应成氮化硅。用热压烧结法可制得达到理论密度９９％的氮化硅。 反应方程式：3Si+2N2→Si3N4 1．反应烧结生产Si3N4 采用一级结晶硅块，在球磨中湿磨，酒精作研磨介质，磨至小于０.０７ｍｍ。然后净化原料，配料制成坯体。成型方法可采用浇注法、模压法，热压注法或等静压成型方法等。成型时要使素坯密度达到一定要求。 素坯先在氮化炉中进行氮化处理，可采用钼丝电炉或二硅化钼棒电炉。炉膛要密封严紧，以保证抽真空和使用的安全性。硅和氮在约９７０～１０００℃开始反应，并随着温度升高反应速率加快。但如果温度很快上升超过硅熔点时，则坯体会由于硅熔融而坍塌。故必须在远低于熔点的温度中预先氮化。氮化炉内为９５％氮气和５％氢气混合气氛，在１１８０～１２１０℃下氮化１～１?５小时。氮化程度约为９％，炉内垫板为氮化硅质材料。 素烧后的坯体进行机械加工时，要避免与水接触、进刀和车速不宜太快，将坯品加工至成品所需尺寸。 最后进行氮化烧成。氮化温度可采用低于硅熔点（１４２０℃）和高于硅熔点分阶段保温氮化方法。一种是在１２５０℃氮化保温一段时间，使硅颗粒表面生成交织状的α—氮化硅单晶粒，填满坯体中硅颗粒之间的孔隙，整个坯体具有一定强度。然后于１３５０～１４００℃下长时间氮化，通过氮气——固相硅颗粒反应，使原来形成的网络结构的氮化硅继续发育长大、致密。另一种是在１２５０℃氮化保温一段时间后，于１４５０℃氮化保温一段时间，此时硅熔成液体、反应速率很快，生成的氮化硅为硬度、密度较高的颗粒状，分散于低温生成的网络状氮化硅内。 氮化时间：在１２５０℃时氮化４小时，１３５０℃时氮化８小时，氮化程度达５１％，继续在１３５０℃氮化２８小时，氮化程度只增加１０％，在１４５０℃氮化２小时即可完全氮化。通常应为：１２５０℃时氮化４～１０小时，１３５０℃２４～３６小时，１４５０℃６～１２小时。
高温结构陶瓷简介
结构陶瓷结课论文 学院: 材料科学与工程学院 班级: 无机083 姓名: 张智颖 学号: 2008015082 日期: 2011-6-20
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势，分析了目前研究中存在的问题及其解决办法，确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 一、前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗，最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度，而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50至60年代，发动机热端部件材料主要是铸造高温合金，其使用温度为800～900℃；70年代中期，定向凝固超合金开始推广，其使用温度提高到接近1000℃；进入80年代以后，相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等，并且热障涂层技术得到了广泛的应用，使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃，已接近这类合金熔点的80 %，虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度，但作为代价降低了热效率，增加了结构复杂性和制造难度，而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却，因而再提高的潜力极其有限[1]。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 二、研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点，但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点，材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[2,3]。增韧的思路经历了从”消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量，发展到制备能够“容忍缺陷”，即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片)弥散增韧、晶须(短切纤维)复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的，如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤维增强陶瓷复合材料是目前最重要的一类高温结构陶瓷，因此文中将其单独列出进行叙述。同时，对近年来发展出的具有高温应用潜力的层状陶瓷复合材料做了较详细的介绍。 连续纤维增强陶瓷基复合材料与其它增韧方式相比，连续纤维增强陶瓷基复合材(CFCC)具有较高的韧性，当受外力冲击时，能够产生非失效性破坏形式，可靠性高，是提高陶瓷材料性能最有效的方法之一。CFCC的研究始于1973年S1R1Levitt制成的高强度碳纤维增强玻璃基复合材料[4]。70年代中期，日本碳公司(Nippon Carbon Co.)高性能SiC连续纤维2Nicalon的研制成功，使制造纯陶瓷质CFCC成为可能。80年代中期，E1Fitzer[5]等用化学气相沉积法制备出高性能的Nicalon纤维增强SiC基陶瓷复合材料，有力地推动了CFCC的发展。十几年来，
中山成立超高温结构陶瓷公司可行性报告
中山成立超高温结构陶瓷公司 可行性报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 结构陶瓷具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色，因此，在非常严苛的环境或工程应用 条件下，所展现的高稳定性与优异的机械性能，在材料工业上已倍受瞩目，其使用范围亦日渐扩大。而全球及国内业界对于高精密度、高耐磨耗、高 可靠度机械零组件或电子元件的要求日趋严格，因而陶瓷产品的需求相当 受重视，其市场成长率也颇可观。 xxx投资公司由xxx实业发展公司（以下简称“A公司”）与xxx 集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资690.0 万元，占公司股份70%；B公司出资290.0万元，占公司股份30%。 xxx投资公司以超高温结构陶瓷产业为核心，依托A公司的渠道资 源和B公司的行业经验，xxx投资公司将快速形成行业竞争力，通过 3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx投资公司计划总投资11539.59万元，其中：固定资产投资9676.70万元，占总投资的83.86%；流动资金1862.89万元，占总投 资的16.14%。 根据规划，xxx投资公司正常经营年份可实现营业收入13278.00 万元，总成本费用10451.39万元，税金及附加178.90万元，利润总 额2826.61万元，利税总额3395.39万元，税后净利润2119.96万元，
纳税总额1275.43万元，投资利润率24.49%，投资利税率29.42%，投资回报率18.37%，全部投资回收期6.94年，提供就业职位259个。 超高温陶瓷是指能在1800℃以上应用，具有相当优良的高温抗氧化性和抗热震性的陶瓷基复合材料。超高温陶瓷能够适应超高音速长时飞行、大气层再入、跨大气层飞行和火箭推进系统等极端环境，可用于飞行器鼻锥、机翼前缘、发动机热端等各种关键部位或部件。