陶瓷材料物理化学研究现状和方向.pdfVIP

第18卷专辑 中 国 稀 土 学 报 2000年9月 兰!：!!!臣：塑： !型坚些竺里!￡竺坚碧垦垒望坠坚坚12妄竖坚 墅：兰竺 陶瓷材料物理化学研究现状与方向 李文超‘，王习东，杜雪岩，甄强 0008 (北京科技大学理化系，1 3) ■蔓 本文以氯化橱冉瓷、钒化相陶瓷材料为对象．分析了同内外村抖物理化学研究的现况与发展方向。 关t嗣。一瓷，钧理化学，发晨动向 用物理化学的原理与方法研究材料合成(制备)、加工、使用过程中的物理变化和化学反应规律，以 及性能与结构的关系的学科分支，称之为材料物理化学。 19世纪60年代，前苏联由于航天、原子能等工业的需要开始用化学冶金的方法研究合成纳米粉： 进入70年代，由于高温自蔓延技术在材料合成中较为广泛的应用，从而发展了结构宏观动力学理论。因 此，前苏鞋在国际上首先建立了材料物理化学学科分支．并由莫斯科钢铁学院理化系与科学院物理化学研 究所开始联合培养研究生。随着计算机信息科学的发展，材料物理化学与计算机信息科学交叉，发展了计 算材料物理化学。 材料物理化学主要研究内容有：材料热力学，研究材料平衡与非平衡热力学问题。材料动力学，研 究微观、宏观及结构宏观动力学。材料电化学，研究电化学原理与方法在材料科学中的应用。材料物理化 学建立网络数据库、模型，评估、预报物理化学性质，模拟结构，优化工艺等。 当今，材料物理化学是材料科学发展的理论基础。陶瓷材料物理化学的研究集中在：功能陶瓷、结构 陶瓷及复合材料等材料设计与计算机模拟的基础问题上。本文以氮化物陶瓷材料为对象分析国内外材料物 理化学研究的现况与发展方向。 1氮化物陶瓷材料国内外研究现况 且前，工程陶瓷和耐火材料基本上都是从单一材料向复合材料的方向，从传统的氧化物向碳化物、氮 化物以及向氨氧化物的方向发展。近二十年来，发展起来一类高性能的赛隆(sial∞)陶瓷材料。它是由硅， 好的抗氧化性能)外，还有赛隆多型体(相对研究较少)等多种晶型存在。此外还有氮氧化铝尖晶石，称 阿隆(～0N)。阿隆具有优良的光学性能，高纯、致密的^JON具有透光性，可作为高温窗口材料；力学 由于含氮高，难以致密化，仍处于初级研究阶段。赛隆除了具有氮化物和氧化物的优点外，对于不同种类 的赛隆还有各自不同的性能。根据各自性能的特点，可以制各出各种不同性能的材料．包括耐磨材料、金 属切削材料、耐腐蚀材料等。因此。赛隆、阿隆系列材料引起人们广泛的关注。 和英国的杰克在氧化物与非氧化物体系中发现了赛隆以后口】，氮氧化铝材料研究才十分活跃。尽管近年来 温度范围内都是稳定的。而聊lert和J∞sson则认为AloN在大约1627 K以上才是稳定。其它研究结果 作者恂升：车文翘tl∞扣)．男．山东省报远县^．教授．中国金属学会冶垒物化专业委员会丰任委员。 专辑 李义超等陶瓷材料物理化学研究现状与方向 17 一方面，AloN的生成速度较慢．有人认为AlON是通过固相扩散生成：另一方面，在A10州的合成温度 范围，含铝气体物质具有较高的活度．因而有人提出气相反应合成。④对AIoN的固溶范围研究不一致。 空气中测定了块状AIoN试样的氧化性能，发现直至1200℃为保护性氧化，而其它研究者均未发现保护 层。AloN的氧化机理还不十分清楚。AJoN的氧化过程可能是：只氧化而不分解；先分解后氧化：分解 与氧化并存。因此，有必要对阿隆材料进行深入、系统的研究，这将有利于研究开发新的阿隆材料如深化 阿隆(．II^JON)及其复合材料等。 随着近代陶瓷材料的迅速发展，传统的耐火材料正向高技术、高性能、精密化、功能化的方向发展， 从以氧化物为主演变到氧化物与非氧化物并重，且重视复合型的特种耐火材料…。含碳耐火材料由于其良 好的抗渣侵蚀性和抗热震性，得到广泛的应用。但其缺点易氧化．且易被炉渣、铁水熔蚀、冲刷。随着冶 金新技术的发展，如熔融还原炼铁、炉外精炼、连续铸钢、反向凝固技术，尤其是超纯净钢(杂质含量要 求