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9.3:新型陶瓷材料

9.3.1氧化物陶瓷

4氧化锆陶瓷（ZrO）ZrO陶瓷硬度高，莫氏硬度6.5。可以制成冷成型工具、整形模、

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拉丝模、切削刀具等。ZrO陶瓷强度高，韧性好，室温抗压强度达2100MPa，1000℃时为1190MPa。

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最好的韧化陶瓷抗弯强度达2000MPa，断裂韧度达9MPa·m。用来制造发动机构件，如推杆、

连杆、轴承、气缸内衬、活塞帽等。

ZrO陶瓷的耐火度高，比热和导热系数小，是理想的高温绝热材料；化学稳定性好，高

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温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀。ZrO坩锅用于冶炼金属及合金，如铂、钯、铷、铑的冶

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炼和提纯。对钢液很稳定，是连续铸锭用的耐火材料。

ZrO陶瓷的电性能随稳定剂的种类、含量和测试温度不同而变化。纯ZrO是良好的绝缘

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体，室温比电阻高达10Ω·m。加入稳定剂后，其电阻率明显增加。所以稳定ZrO陶瓷在高

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温下是离子导电陶瓷。

稳定后的ZrO陶瓷有氧缺位，可作为气敏元件。氧化锆固体电解质在一定条件下，有传

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递氧离子的特性，可以制成高温燃料电池固体电解质隔膜，钢液氧的探测头等。

此外利用氧化锆相变特性，将氧化锆加到一系列其它氧化物基体中如莫来石、氧化铝、

尖晶石等，可改善这些氧化物的韧性，如氧化锆增韧氧化铝（ZTA），即含有氧化锆的ZTA陶

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瓷，强度可高达1200MPa，韧性为16MPa∕m。

5氧化镁陶瓷（MgO）氧化镁属立方晶系，MgO的热膨胀系数大，有较高的蒸汽压，熔

点为2800℃，但在2300℃以上易挥发；高温下的比体积电阻（35V/mm）大，具有良好的绝缘

性。氧化镁陶瓷是典型的碱性陶瓷。氧化镁陶瓷使用温度比氧化铝陶瓷高，其使用温度在氧

化气氛下高达2200℃，还原气氛下高达1700℃，在真空中可以达到1600～1700℃。在空气中，

特别是在潮湿的空气中，氧化镁陶瓷极易水化成工业Mg(OH)，氧化镁陶瓷制造时应特别注意。

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高纯氧化镁陶瓷对金属和碱性溶液有很强的抗侵蚀能力，作为熔化高纯铁及合金以及镍、

钍、铀、锡、铅、锌、铜、钴及其合金等的坩锅；作为盛装熔融氧化铝和铝盐的容器；用氧

化镁制造的热电偶保护管用于测量2000℃以上的高温。氧化镁陶瓷还可以作高温炉炉衬。

9.3.2非氧化物陶瓷

非氧化物陶瓷主要有碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等。它们的熔点高，从2000℃几乎

到4000℃，硬度大，还有金属的特性，如金属光泽。有很高的高温机械强度、热震稳定性及化

学稳定性。典型的非氧化物陶瓷有碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化硼、硼化锆和二硅化钼等。

1碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是以SiC为主要成分的陶瓷。SiC通常以石英和碳为原料经过高

温烧结而成。碳化硅陶瓷的特点是高温强度大，其抗弯强度在1400℃时仍保持500～600MPa。具

有很好的热传导能力，20～1400℃时，其导热系数为16～20W/m·K，仅次于氧化铍陶瓷。它的

抗氧化性是碳化物中最好的，碳化硅陶瓷还有良好的化学稳定性、高的机械强度和抗热震性能及

高的耐磨性。

碳化硅陶瓷的主要用途是制造高温强度比较高的结构零件：如火箭尾喷管的喷嘴，炉管等

高温材料；热传导能力比较强的零件：如高温下工作的