長期以來，陶瓷留給人們的最深印象就是“硬而脆”，“硬”的直接體現(xiàn)就是加工困難，在此方面，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)該領(lǐng)域科技工作者的艱苦努力，加工效率和加工成本都有顯著改善。對(duì)“脆”而言，現(xiàn)在的陶瓷材料也與幾十年前不能同日而語了。今天，以高性能碳化硅、氮化硅，部分增韌氧化鋯以及各種增韌陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料為代表的新型陶瓷的快速發(fā)展，特別是陶瓷基復(fù)合材料（CMC）,基本克服了一般陶瓷的脆性，其力學(xué)性能逐漸與硬質(zhì)合金材料接近。

工程陶瓷的用途也日益廣泛，不僅工業(yè)運(yùn)用越來越普遍，甚至用到了過去根本無法想象的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)襯、噴管等關(guān)鍵部件上。因此不僅改變了人們對(duì)陶瓷的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，而且正在不斷地向人們充分展示作為新一代工程材料得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),使其成為未來工業(yè)領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。

在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

隨后著汽車排放問題和石油危機(jī)迫使人們尋求節(jié)約汽車燃料消耗的方法。因此,許多國家已把工程陶瓷材料應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)作為重要的工程目標(biāo)，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。先后開始陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的研制與開發(fā)工作，目前眾多陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)零件已產(chǎn)業(yè)化。

陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)

日本NHK公司研制的氣壓燒結(jié)氮化硅增壓陶瓷轉(zhuǎn)子，其主要優(yōu)點(diǎn)是慣性小，加速響應(yīng)性能得到改善。日本的陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子主要用于國內(nèi)轎車，現(xiàn)在大約有1/4釆用增壓技術(shù)的轎車都已裝上了陶瓷轉(zhuǎn)子。美國的陶瓷轉(zhuǎn)子主要應(yīng)用于重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)中，其不但能加快響應(yīng)，而且可以減少煙霧和微粒排放。

到目前為止，陶瓷的活塞化形式主要有兩種方式:一是釆用陶瓷鑲塊，二是采用陶瓷涂層。陶瓷活塞銷可減小往復(fù)慣量，又因其變形小可減少銷孔的應(yīng)力。由于陶瓷的硬度高，陶瓷活塞銷與金屬基復(fù)合材料的連桿和活塞一起使用時(shí)，可因其優(yōu)良的摩擦性能而提高活塞的耐磨性。

陶瓷氣門可以解決高溫?zé)彷d荷下的氣門燒損問題，且由于密度小可使配氣機(jī)構(gòu)正常工作轉(zhuǎn)速上限提高，從而可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)和功率。

陶瓷電熱塞是第三代發(fā)動(dòng)機(jī)電熱塞,其起動(dòng)性能和點(diǎn)火穩(wěn)定性比金屬電熱塞優(yōu)越，在日本已使用多年。第三代電熱塞是發(fā)熱體全部用導(dǎo)電陶瓷制造的全陶瓷電熱塞。使用可靠性更加提高，現(xiàn)已大量生產(chǎn)。

陶瓷挺柱是日產(chǎn)柴油機(jī)車公司研究開發(fā)的關(guān)鍵零件，并從1993年開始在系列產(chǎn)品上正式應(yīng)用。該挺柱由三部分組成:氣氛燒結(jié)氮化硅陶瓷圓片、活性焊接層和剛性挺柱。這種結(jié)構(gòu)要求陶瓷片直接焊在鋼制挺柱上，由于陶瓷的線膨脹系數(shù)比鋼小得多，因而必須選擇適當(dāng)成分的合金鋼，并利用其馬氏體相變來減少收縮時(shí)與陶瓷間的差異。

在軸承中的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)陶瓷軸承具備耐熱、耐寒、抗磁電絕緣、抗磨損、抗腐蝕、無油自潤滑、高轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，除開用以金屬粉末冶金、紡織、水利等領(lǐng)域用機(jī)械，醫(yī)療儀器、汽車等，還可用以運(yùn)作情況相對(duì)惡劣的特有環(huán)境，比如海下運(yùn)作、礦業(yè)、石化業(yè)等機(jī)械。

陶瓷軸承可分為全陶瓷軸承和混合陶瓷軸承。全陶瓷軸承是指軸承全部是由陶瓷材料構(gòu)成,而混合陶瓷軸承是指軸承中的一部分（如滾動(dòng)體、外圈、內(nèi)圈等）是由陶瓷材料制成，其余由傳統(tǒng)的鋼材制成。其中混合陶瓷軸承使用得更為普遍。根據(jù)使用環(huán)境、工況等因素，綜合確定陶瓷材料種類。大多數(shù)陶瓷軸承為氮化硅，少數(shù)條件下使用氧化鋯和碳化硅。

混合陶瓷軸承

陶瓷軸承的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，但在工業(yè)領(lǐng)域中成功應(yīng)用的還是陶瓷球軸承。目前，應(yīng)用較多的為氮化硅陶瓷球軸承。它的優(yōu)點(diǎn)是：極限轉(zhuǎn)速高、精度保持性好、啟動(dòng)力矩小、剛度高、干運(yùn)轉(zhuǎn)性好、壽命長，非常適合于在高速、高溫以及腐蝕、輻射條件下保持高精度、長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，主要用于數(shù)控機(jī)床和高速精密機(jī)械中，如高速電主軸軸承、機(jī)床主軸軸承、牙鉆軸承、儀器儀表用軸承，計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器軸承等。

在冶金和化工行業(yè)中的應(yīng)用

氧化物陶瓷如氧化鋁和氧化鋯等的特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、抗氧化性強(qiáng)、熔融溫度高等。特別是氧化鋯陶瓷耐熱性好,質(zhì)量熱容和熱導(dǎo)率小,可作為連續(xù)鑄錠的耐高溫材料,也適用于做電爐發(fā)熱體和爐膛耐火材料。

化工行業(yè)用的陶瓷材料以氧化鋁、莫來石為主，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，廣泛使用于石油化工、制藥、冶煉、化纖等行業(yè)中。卡車和輕型車輛用的各種罐裝的催化轉(zhuǎn)換器的基板、化工上用的催化器和催化器支撐體,其中最具商業(yè)潛力的無機(jī)陶瓷膜市場近年來高速增長。

在切削刀具行業(yè)中的應(yīng)用

目前，陶瓷刀具主要是氧化鋁基、氮化硅基等兩種類型。

1、氧化鋁基陶瓷刀具

氧化鋁基陶瓷刀具有較高的耐磨性能以及切削刀刃的穩(wěn)定性，特別適用于高速切削，充分發(fā)揮其熱硬性的特長。對(duì)于多相氧化鋁復(fù)合刀具材料的研究已經(jīng)涉及各種氧化物、氮化物、碳化物和硼化物陶瓷，并且在材料性能和應(yīng)用方面都取得了較大的進(jìn)展。在氧化鋁中添加氧化鋯利用其相變?cè)鲰g機(jī)制，可進(jìn)一步提高氧化鋁陶瓷刀具材料斷裂韌性和強(qiáng)度。

2、氮化硅基陶瓷刀具

與氧化鋁陶瓷刀具相比，氮化硅陶瓷刀具可以進(jìn)行高速切削，耐磨性能更好,特別是在車削灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等方面的效果更為顯著；其次，抗沖擊性能優(yōu)越，特別適宜于半精車、精車以及半精鋌和精飩。其后開發(fā)的氮化硅/碳化鈦復(fù)合陶瓷刀具，由于碳化硅的引入又進(jìn)一步提高了刀具材料的硬度和耐磨性。與硬質(zhì)合金刀具相比耐用度可提高幾十倍，切削速度可提高近10倍。近年開發(fā)的晶須增韌氮化硅陶瓷刀具，在氮化硅基體中加入一定量的碳化硅晶須可以有效地提高陶瓷刀具的斷裂強(qiáng)度。

氮化硅陶瓷刀具

粉體圈 整理

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