陶瓷應用
陶瓷的硬度和耐磨特點
陶瓷性能由化學元素、鍵合類型和晶體結構決定。金屬鍵賦予金屬延展性和導電性,而陶瓷中的離子鍵和共價鍵則帶來高楊氏模量、高硬度、高熔點、低熱膨脹和脆性。氧化鋯陶瓷還可通過相變增韌機制顯著提升彎曲強度。
摩擦磨損包括沖擊磨損(顆粒撞擊表面)和摩擦損(接觸面剪切應力導致斷裂和局部高溫)。陶瓷因其高強度特性,特別適用于旋轉軸、閥座及金屬加工模具等易磨損部件。
陶瓷的耐高溫特點
陶瓷在180℃至1200℃以上的高溫應用中至關重要,因為塑料無法承受,而金屬會軟化或汽化。例如,氮化硅和氧化鋯的彎曲強度在1000℃下仍接近鋼,而鋼在300℃以上就會下降。陶瓷(如氧化鋁)因高熔點(2050℃)適用于超高溫環境,如1900℃以上的熱電偶保護管。
高純度陶瓷在1800℃下仍保持絕緣性、耐性和穩定性。提高孔率可增強抗熱震性,氮化硅或多孔氧化鋁更適用于溫度劇烈變化的工況。大而厚的部件比薄壁件更易受熱沖擊影響。
陶瓷的耐腐蝕特點
氧化物陶瓷(如氧化鋁)比金屬更耐酸堿腐蝕,常用于化工設備。但即使高純度陶瓷(>99.5%)在某些條件下仍可能被腐蝕,具體取決于成分、相分布和微觀結構。
例如,致密氧化鋁陶瓷的晶界處常含氧化硅相,其耐蝕性遠低于氧化鋁。腐蝕會沿晶界滲透(晶間腐蝕),逐漸溶解玻璃相并破壞材料。氧化硅含量越高,腐蝕越嚴重。