无非金属材料概论-500002.ppt

碳化硅不同烧结工艺及特点比较 不同烧结工艺制备的碳化硅陶瓷的性能 SiC陶瓷的电学特性 碳化硅陶瓷的应用-研磨介质 研磨介质（磨介） 碳化硅陶瓷由于其高硬度的特点而广泛用于耐磨机械零件中，特别是球磨机中的研磨介质（磨介）。球磨机中所用的磨介对研磨效率有着重要的影响，其基本要求是硬度高、韧性好，以保证研磨效率高、掺杂少的要求。 碳化硅陶瓷的应用-喷嘴 3、陶瓷装甲 装甲防护材料适用于装甲车辆、坦克、航母、舰艇、直升机等装备以及人体的防护材料，它们能承受反装甲武器的攻击，可提高武器装备和作战人员的生存能力和作战能力。 根据防护目的的不同，防护装甲可分为防弹衣、头盔、坦克装甲、舰艇装甲、直升机装甲等。 装甲的类型由单一的金属板防护发展为复合装甲、智能装甲、电磁装甲、灵巧装甲以及主动反应装甲等。 装甲防护材料从传统的金属材料发展为先进的金属基、陶瓷基和高分子基复合材料。 对于现代装甲材料要求有高的抗侵彻能力、抗冲击能力和抗崩落能力。从实用性方面考虑，装甲材料应具备高硬度、高强度、高韧性、低密度的特性。 纵观古今中外，用作装甲的材料大致有四类，金属、陶瓷、玻璃钢和“凯夫拉”。 金属材料具有高的硬度和韧性，但是硬度比陶瓷材料低，特别是密度大，不能满足单兵和装备高灵活性的要求，这也是金属材料逐步被其他材料替代的主要原因。 玻璃钢具有高强度和低密度的特点，但是硬度低。 凯夫拉是20世纪60年代美国杜邦公司研制的一种芳纶复合材料，这种材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，坚韧耐磨，刚柔相济，有装甲卫士之称，但是它的硬度低。 陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、硬度高和相对金属材料密度低的特点，但是它的韧性有待提高。 国内外主要使用的特种抗弹陶瓷有Al2O3， B4C, SiC, AlN, Si3N4, Sialon等。其中B4C陶瓷材料硬度最高，密度最低，一向被认为是较理想的装甲陶瓷，虽然其价格昂贵，但在保证性能条件下，对于以减重为首要前提的装甲系统，B4C仍为优先选择。Al2O3虽抗弹能力略低，密度较大，但是因其具有良好的烧结性能，工艺成熟，制品尺寸稳定，生产成本低且原料丰富等优点，因而得到广泛应用； 抗弹性能介于B4C与Al2O3之间的是SiC陶瓷，该陶瓷硬度、弹性模量较高，密度居中，但由于工艺技术不完善，使用者更多考虑的是B4C和Al2O3，故而SiC陶瓷的发展受到限制。 陶瓷之所以成为现代复合装甲重要材料的原因在于现代坦克需要轻质防弹材料，在增重不大或不增重的条件下，大幅度的提高抗弹能力。 4、陶瓷轴承 为了改善高速轴承性能以提高其疲劳寿命，国内外学者作了大量的研究工作，结果表明，应用结构陶瓷来制造球体或其他轴承零件，可显著提高高速轴承的使用性能和寿命，其中氮化硅及碳化硅基陶瓷是制造轴承的最理想的材料。 陶瓷材料作为轴承材料的优越性能为： 高速运转性能 高温性能 化学稳定性 非磁性的，具有良好的绝缘性能 * * * * 碳 化 硅 陶 瓷 熔点高。例如碳化钛熔点高达3460oC，碳化钨为2720oC、碳化锆为3450oC、碳化硅的气化点为2830oC。可以说基本上所有的碳化物陶瓷的熔点都很高。除熔点很高外，碳化物陶瓷还具有较高的硬度。碳化硼硬度仅次于金刚石与立方氮化硼。 良好的导热、导电性。 良好的化学稳定性。大多数碳化物陶瓷在常温下不与酸反应。极少数碳化物即使加热亦不同酸起化学反应。 碳化物陶瓷作为耐热材料、超硬材料、耐磨材料、耐腐蚀材料，在尖端科学及工业领域应用前途非常广阔。其中碳化硅陶瓷已经实现批量生产，运用在各个领域。 碳化物陶瓷特点 1 概述 碳化硅俗称金刚砂，又称碳硅石，是一种典型的共价键结合的化合物，自然界几乎不存在。1890年Edword和G.Acheson在碳中加入二氧化硅作为催化剂合成金刚石时，制备了碳化硅。直到今天, 这种合成方法还在继续研究和发展。（创新与发现） 结晶形态和晶体结构 碳化硅晶格的基本结构单元是相互穿插的SiC4和CSi4四面体组成。由于四面体堆积次序的不同可形成不同的结构，至今已发现几十种变体。 碳化硅主要有两种结晶形态，即：立方晶系的β-SiC和六方晶系的α-SiC。 当合成温度低于2100oC时可获得β-SiC。它属于面心立方闪锌矿结构。 α-SiC是SiC的高温型，属六方晶系。它有许多多形体。 SiC是一种典型的共价键化合物，但也具有部分离子性。由理论计算，Si-C键总能量的12%属于离子态。由于Si和C原子较小，键长短，共价性强，这就决定了碳化硅的高硬度、一定