浅谈纳米陶瓷的运用及发展..pptVIP

陶瓷材料作为材料的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。从古到今 ，人们都喜欢收藏陶瓷或者用陶瓷来装饰。我们的日常用品中也有很多使用陶瓷做的，例如，花瓶、饭碗、手表、地砖、墙壁、桌子等等。另外，在电子、运输、航空等行业也用到。 但是，由于传统陶瓷的材料质地较脆，韧性、强度较差，因而其应用受到了很大的限制，一般用于摆放等。相对于金属等材料，其运用相对较窄。因此，为了提高陶瓷的运用广泛度，需对玻璃的研制进行研发。 目前，陶瓷的地位重要，但是却有下滑的现象，要是传统陶瓷仅局限于摆设，而不拓展其在其他行业的运用，如航空、信息、生物、医药等行业，最终结果只有淘汰或隐埋。如何提高陶瓷的利用率和陶瓷的使用实用化，已成为目前陶瓷研究的热点。 现在，已有很多化学家研究各种材料的陶瓷，如纳米陶瓷、而在结构陶瓷、半导体陶瓷、绝热陶瓷、电陶瓷、介电陶瓷等，都取得良好的成绩，大大扩展了陶瓷的运用领域。 　纳米陶瓷：显微结构中的物相具有纳米级尺度 ，也就是说晶粒尺度、 晶界宽度、第二项分布、缺陷尺度等都是在纳米量级的水平 上。 根据纳米陶瓷材料的性能，可分两大类 ： 纳米结构陶瓷 纳米功能陶瓷 　　 纳米结构陶瓷 ： 在传统陶瓷粉体中通过加入纳米颗粒，或者将传统陶瓷粉体 纳米化，通过烧结凝固时控制凝固或晶体相的大小和分布，从而 改变陶瓷显微结构以提高其力学性能，制得纳米陶瓷材料。 纳米结构陶瓷改变的力学性能包括硬度、强度、塑性、韧性。 纳米陶瓷的研制，使得纳米陶瓷的运用大大得到扩展，这都归功于纳米颗粒的加入。由于纳米粉体本身的所具有的特殊功能，如在机油中加入5~10nm的纳米Cu或BN，可以很久不用换油。而添加了纳米材料后，物质的强度会增强，隔热性能也有所提高。 在传统陶瓷中，加入纳米粉体形成的纳米结构陶瓷的力学能，包括硬度、强度、塑性、韧性得到改变，而纳米功能陶瓷具有某些特殊功能，如声学、光学、电学、磁学、生物活性、对环境的敏化性等，那么，加入纳米形成的纳米陶瓷得到改善，它具体有那些性能呢？ 力学性能： 当陶瓷材料转换成为纳米材料后，材料的力学性能得到极大改善，主要表现在以下三个方面： 1、断裂强度大大提高 2、断裂韧性大大提高 3、耐高温性能大大提高。 以此同时，材料的硬度、弹性模量、热膨胀系数都会发生改变。 不少纳米陶瓷材料的硬度和强度比普通陶瓷材料高出4-5倍。不仅大幅度提高其断裂强度和断裂韧度，明显改善其耐高温性能，而且也能提高材料的硬度、弹性模量和抗热震、看高温蠕变的性能。 因此，纳米陶瓷在一定程度上克服了传统陶瓷的质地较脆，韧性、强度较差等弱点，可以作为一种特殊的材料运用于电子、交通、防护等需耐高温、高硬度、高韧性材料的领域。 低温超塑性 当陶瓷材料转换成为纳米材料后 ，纳米陶瓷的扩散系数提高了3个数量级，晶体尺寸下降了3个数量级，因而其扩撒蠕变率较高，在较温下，因其较高的扩散蠕变率而对外界应力做出迅速的反应，造成晶界方向的平移，表现出超塑性，时期韧性大为提高 。 普通陶瓷只有在很高的温度下才表现出明显的扩散蠕变。 介于纳米陶瓷的超低塑性以及变形性，纳米陶瓷可以在室温或者低温下，就可以制成，降低了陶瓷的难度。同时，可以代替具有低温超塑性的合金，例如，钛合金等。 扩散与烧结性能 由于纳米陶瓷材料存在大量的界面，这些界面为原子提供了短程扩散途径，与单晶材料相比，纳米陶瓷材料具有较高的扩散率。增强扩散能力的同时又使纳米陶瓷的烧结温度大大降低。 磁学性能 由于纳米颗粒尺寸超细，气息学性能与粗晶粒材料有着显著的区别，表现出明显的小尺寸效应。另外在纳米材料中存在大量的界面成分。当晶粒尺寸减少到纳米级时，经历之间的铁磁相互作用开始对材料的宏观磁性有着重要的影响。与铁磁原子类似，根据相互作用的大小，纳米晶粒可表现出超顺磁性、超铁磁性、超自旋玻璃态等特性。 结合纳米陶瓷的力学性能 、低温超塑性 、磁学性能 、扩散与烧结性能 。我们可以得知，它克