碳化硅陶瓷

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碳化硅陶瓷范文第1篇

關(guān)鍵詞：成型壓力；造孔劑；孔隙率；強度；過濾壓降；碳化硅

1 引言

目前，我國電力工業(yè)是以火力發(fā)電為主，但高溫煙氣凈化水平不高，不僅污染環(huán)境，而且浪費掉大量的熱能和有用資源。高溫氣體除塵技術(shù)是21世紀一種先進的高效節(jié)能技術(shù)，該項技術(shù)的應用可以促進協(xié)調(diào)我國資源、經(jīng)濟與環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。高溫氣體除塵技術(shù)的關(guān)鍵是在高溫下直接將煙氣實現(xiàn)氣固凈化分離，并使排出的煙氣符合環(huán)保標準。

要想去除高溫煙氣中的塵粒，要求所選陶瓷材料必須能承受高溫（500～900℃）、高壓（1.0～3.0 MPa）以及脈沖反吹時因溫度差突變而引起的熱應力變化。因此，研發(fā)一種具有優(yōu)異性能的高溫陶瓷過濾材料很有必要。

采用碳化硅材料制備的多孔陶瓷支撐體的最大優(yōu)點是抗熱沖擊性好、高溫強度高和耐腐蝕性好，在嚴酷的條件下可以保持良好的穩(wěn)定性；同時，碳化硅陶瓷具有良好的抗彎強度，抗彎強度的大小直接影響到多孔陶瓷支撐體的使用壽命。因此，碳化硅多孔陶瓷支撐體是一種優(yōu)良的高溫氣固分離材料。

等靜壓成型工藝是目前一種較為先進的成型工藝，具有組織結(jié)構(gòu)均勻、不易變形、燒成收縮率小、模具成本低、生產(chǎn)效率高、可成型形狀復雜和精密尺寸制品等突出優(yōu)點，應用前景非常廣泛。

本文主要根據(jù)等靜壓成型的特點和碳化硅的特性研究如何制備出高孔隙率和高折強度的碳化硅陶瓷支撐體，使其工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，在高溫氣固分離行業(yè)得到廣泛的應用。

2 試驗過程

2.1 試驗原料及設(shè)備

試驗原料：碳化硅（60目），復合陶瓷粉體，造孔劑（木纖維）和粘結(jié)劑（PVA溶液）。

主要設(shè)備：冷等靜壓機，電動抗折試驗機，高溫燒結(jié)爐，顯氣孔體密測定儀等。

2.2 試樣的制備

以碳化硅顆粒為骨料搭建骨架，利用細粉作為陶瓷結(jié)合劑，將混合均勻的復合陶瓷粉體緩緩加入骨料中混合均勻，然后將造孔劑加入到骨料中，在轉(zhuǎn)動的混煉機中碾壓均勻，之后陳化24 h。在等靜壓模具中等壓成型，尺寸為Φ60 mm ×Φ40 mm × 750 mm；將成型后的試樣放入恒溫烘箱中進行低溫烘干處理，在1330℃下燒成，保溫時間為4 h。

3 結(jié)果與討論

3.1 成型壓力對碳化硅陶瓷支撐體孔隙率、抗折強度的影響

成型壓力的大小對陶瓷坯體的致密度、燒成后制品的強度和孔隙率有直接的影響。成型壓力高，坯體強度高，脫模時不易破碎，燒成后制品的強度高，孔隙率??；成型壓力低，坯體強度低，脫模時易損壞，燒成后制品的強度低，孔隙率高。因此合適的成型壓力是制備出優(yōu)異的陶瓷制品關(guān)鍵因素之一。

成型壓力與抗折強度和孔隙率的關(guān)系見圖1，隨著成型壓力的提高，碳化硅支撐體的抗折強度隨之升高，孔隙率下降，且下降幅度較大。而研究制備的碳化硅多孔陶瓷材料，需要保持一定的孔隙率（≥35%），因此不能只單一考慮碳化硅陶瓷強度來選取成型壓力。由圖1可知，成型壓力在40 mPa的時，測得孔隙率>35%，抗折強度>22 Mpa；成型壓力超過45 mPa時，孔隙率低于35%，此時氣體通過碳化硅支撐體的的阻力偏大，影響支撐體的使用效率。

3.2 造孔劑與所需成型壓力的關(guān)系

引入的造孔劑需滿足兩個條件：一是不能和陶瓷基體進行反應；二是燒結(jié)過程中易排除，不會留下影響多孔陶瓷性能的殘留物質(zhì)。在多孔陶瓷材料中，造孔劑有很多種，如活性炭粉、石墨、淀粉、聚乙烯醇、纖維素等。

造孔劑與所需成型壓力的關(guān)系見圖2，在保持空隙率>35%的前提下，隨著造孔劑含量的提高，所需成型壓力大致呈線性升高，但是造孔劑添加過量后使得坯體成型以及燒成時收縮變大，燒成后的坯體易產(chǎn)生微裂紋等缺陷，制品的力學性能大幅度下降。相關(guān)研究結(jié)果顯示，造孔劑的含量選取3 wt%較為合適，此時需要的成型壓力為40 MPa，孔隙率為36.8%。

3.3 成型壓力對碳化硅陶瓷支撐體過濾壓降的影響

表征碳化硅陶瓷支撐體使用性能的主要參數(shù)之一是過濾壓降，過濾壓降的大小直接影響碳化硅陶瓷支撐體使用過程中的煙氣過濾效率。過濾壓降越小，煙氣過濾效率越高，制品的性能越好。

成型壓力與過濾壓降的關(guān)系見圖3。由圖3所示，隨著成型壓力的不斷提高，過濾壓降也隨之大幅度提高，兩者基本呈線性關(guān)系；加入造孔劑木纖維后，在相同的成型壓力下，陶瓷支撐體的過濾壓降明顯低于未加造孔劑的陶瓷支撐體的過濾壓降。為了降低過濾壓降，有兩種方式：一是繼續(xù)降低成型壓力；二是添加造孔劑以提高碳化硅陶瓷支撐體的孔隙率。若成型壓力過低，成型后的坯體強度低、極易開裂、斷裂、碳化硅顆粒易剝落、不易成型，燒成后制品的強度會大幅度下降，嚴重影響使用壽命。因此選取合適的成型壓力是技術(shù)關(guān)鍵之一。

4 結(jié)論

本文對碳化硅陶瓷支撐體的等靜壓成型進行了研究，綜合試驗結(jié)果，所得出結(jié)論如下：

（1）當成型壓力為40 MPa時，碳化硅陶瓷支撐體的抗折強度和孔隙率的性能較為理想，此時的孔隙率為36.8%，抗折強度約為23.5 MPa。

（2）對成型壓力、造孔劑含量和過濾壓降的研究發(fā)現(xiàn)，三者基本呈線性關(guān)系。成型壓力的選取至關(guān)重要。

參考文獻

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表征[J].膜科學與技術(shù)，2007，27（1）：32～34.

Study on the Forming Pressure of SiC Porous Ceramics Materials for

High Temperature Gas Solid Separation

LUN Wen-shan 1，XU Ze-yue 2 ，ZHUJun 1，LU Li-fang 1，GUO Wen-fei 2， JIANG Xin-yan2

（1 Jiangsu Jiuwu High-Tech co.， LTD， Nanjing 210000；

2 Jiangsu province ceramics research institute co.， LTD， Yixing 214221）

碳化硅陶瓷范文第2篇

【關(guān)鍵詞】設(shè)備部門；消毒供應中心；一次性無菌醫(yī)療用品；規(guī)范化管理

【中圖分類號】R415 【文獻標識碼】B 【文章編號】1005-0515(2011)07-0310-01

隨著醫(yī)學技術(shù)的進步和科學技術(shù)水平的提高，一次性使用無菌醫(yī)療用品愈來愈廣泛地應用于臨床診療過程，提高了臨床工作效率，促進了診療技術(shù)的發(fā)展，有效地預防、控制了醫(yī)院感染發(fā)生。但是，因生產(chǎn)過程、生產(chǎn)條件等不完善而導致的一次性醫(yī)療用品不能達到無菌、無熱源等標準也為臨床使用帶來了很大的威脅。同時醫(yī)療機構(gòu)也存在著對一次性醫(yī)療用品管理不完善，違反使用操作規(guī)程，醫(yī)護人員存在感染控制意識不強，這些引發(fā)醫(yī)院感染的潛在隱患，將會導致嚴重后果。由此可見，一次性使用無菌醫(yī)療器具從生產(chǎn)、經(jīng)營到臨床使用，用后處理等環(huán)節(jié)必須建立嚴格的標準和監(jiān)督管理機制[1]。

為保證一次性無菌醫(yī)療用品的安全使用，為臨床提供重要保障，我院有關(guān)職能部門、設(shè)備部門和消毒供應中心加強了對一次性無菌醫(yī)療用品各環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，提高了質(zhì)量監(jiān)測覆蓋率及執(zhí)行力。從進貨、驗收、貯存、發(fā)放，到臨床使用，回收處理各個環(huán)節(jié)嚴格控制，有效監(jiān)管，做到了購進制度化，驗收規(guī)范化，管理科學化，為降低醫(yī)院感染發(fā)生率，提高醫(yī)療質(zhì)量，保證患者生命安全起到了關(guān)鍵性的作用?，F(xiàn)將我院對一次性使用無菌醫(yī)療用品規(guī)范化管理實施措施介紹如下。

1 提高認識規(guī)范管理

一次性使用無菌醫(yī)療用品的質(zhì)量及在臨床使用過程中的管理不僅關(guān)系到病人的健康、生命安全和感染控制。同時對社會及醫(yī)務人員自身的健康也具有重要的意義。因此各醫(yī)療機構(gòu)有責任、有義務不斷加強其管理的規(guī)范化，并將其列為醫(yī)院感染管理的重要一環(huán)，并嚴格按照《醫(yī)院感染管理辦法》規(guī)定，進一步加強管理[1]。在進行一次性醫(yī)療用品管理和使用中，我們應牢固樹立“零缺陷”觀念，防患于未然。安全工程科學研究中的“海恩法則”告訴我們：每一起嚴重事故的背后，必然有29起輕微事故、300起未遂先兆及1000起事故隱患。掌握與遵循這一法則，對高風險的醫(yī)療行為具有非常重要的意義[2]。

為規(guī)范一次性使用無菌醫(yī)療器具的生產(chǎn)和確保產(chǎn)品的安全使用，衛(wèi)生部會同相關(guān)部門先后頒布了有關(guān)一次性輸液器、注射器、輸血管等產(chǎn)品的國家標準，分別從物理、化學、生物等方面規(guī)定了強制性要求。專門對醫(yī)療機構(gòu)采購、使用一次性無菌醫(yī)療器械及其用后處理等環(huán)節(jié)進行了明確的規(guī)定。我院在實施規(guī)范化管理措施中，職能部門首先加強全院醫(yī)護人員一次性無菌醫(yī)療用品安全管理和使用知識培訓，強化醫(yī)院感染控制意識，加大監(jiān)管力度。設(shè)備科和消毒供應中心嚴格按照相關(guān)規(guī)定，完善并落實相關(guān)制度，規(guī)范操作流程，建立一次性使用無菌醫(yī)療用品管理流程：統(tǒng)一采購，索證檢驗，質(zhì)量驗收，建立帳冊登記，規(guī)范貯存保管、發(fā)放、用前安全檢查、發(fā)生不良反應追查問責、無害化回收處理。

2 規(guī)范化培訓

所有員工都應該接受培訓，不斷提高思想素質(zhì)和職業(yè)素質(zhì)。首先要加強職業(yè)道德教育，對工作有高度的責任感，認真履行崗位職責，工作嚴謹、慎獨，保障臨床需求。其次，要加強專業(yè)培訓，定期組織學習各項規(guī)章制度，一次性無菌物品規(guī)范化管理、消毒滅菌，預防醫(yī)院感染等理論知識。質(zhì)檢人員要加強自身業(yè)務素質(zhì)的提高，全面熟練掌握各項檢測技術(shù)和操作規(guī)程，以便肩負質(zhì)量檢測及帶教指導工作。由于一次性醫(yī)療用品在診療過程中涉及的科室及人員多，所以應加強醫(yī)務人員對醫(yī)院感染控制、一次性無菌物品管理的重要性、必要性以及用后處理不當所造成的危害性的認識，應加強宣傳教育，做好培訓工作。

3 控制環(huán)節(jié)質(zhì)量的管理對策

3.1 嚴格控制產(chǎn)品采購采購是一次性使用無菌醫(yī)療用品的第一環(huán)節(jié)，也是管理的最重要的環(huán)節(jié)，我院所用一次性無菌醫(yī)療用品必須由設(shè)備部門統(tǒng)一集中采購，使用科室不得自行購入。對購入物品首先進行索證檢查，核驗證件，要具有三證或質(zhì)檢中心出示的質(zhì)量檢測報告，這是決定物品是否符合資質(zhì)要求能否購入的首要條件及關(guān)鍵步驟，若證件不全或過期，則說明生產(chǎn)企業(yè)或經(jīng)營單位不具備相應的能力，故應嚴格把關(guān)，對證件齊全的無菌物品應進行嚴格的質(zhì)量驗收，查驗每箱（包）產(chǎn)品的檢驗合格證、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)和滅菌批號及滅菌標識和失效期等，進口的一次性導管等無菌醫(yī)療用品應具有無菌日期和失效期等中文標識。杜絕不合格產(chǎn)品流入醫(yī)院。

3.2規(guī)范庫房物品管理消毒供應中心應確保一次性無菌醫(yī)療用品驗收、貯存保管、發(fā)放各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，應有專人負責并建立登記帳冊，認真登記物品名稱、規(guī)格、數(shù)量、型號、批號，做好出入庫、發(fā)放、回收登記，隨時掌握各科室物品使用動態(tài)需求，設(shè)置合理的庫存量，避免超量貯存，按照有效日期順序擺放并合理安排發(fā)放，防止物品過期。質(zhì)檢人員應進行質(zhì)量驗收，對不同批號，不同生產(chǎn)批次抽樣做生物監(jiān)測，理化監(jiān)測，檢測合格后方可使用，并記錄備案。按照管理規(guī)范要求，庫房環(huán)境應陰涼干燥，通風良好，潔凈整齊，溫度保持在200C-250C，濕度保持在50%--60%，物品放置距地面20cm,距墻面10 cm，距天花板50 cm。有資料統(tǒng)計，一次性無菌物品領(lǐng)取后在清潔區(qū)無菌物品存放間拆開外包裝，其空氣微生物含量可以從原來平均165.38cfu/m3降至88.46 cfu/m3〔3〕。因此，應根據(jù)每日使用量拆除外包裝后由一次性無菌物品庫房送入一次性無菌物品發(fā)放間，按一次性無菌物品存放要求分類有序存放，更有效的避免無菌物品二次污染。

3.3 完善科室使用制度按照領(lǐng)取-使用-醫(yī)療廢物處置環(huán)節(jié)進行細節(jié)管理，完善一次性無菌物品科室使用環(huán)節(jié)管理制度。臨床、醫(yī)技科室在進行醫(yī)療護理操作時，應確保物品在使用環(huán)節(jié)中的安全，禁止使用非正常途徑提供的物品，嚴格按照一次性無菌物品使用管理規(guī)范，做到使用前認真檢查產(chǎn)品質(zhì)量，使用中發(fā)現(xiàn)問題及時向有關(guān)部門反饋，領(lǐng)取存放后定人定期清查治療室無菌柜中備用物品，并注意按有效期順序存放和使用，禁止使用過期物品，禁止重復使用一次性無菌物品，使用后一次性無菌物品嚴格按照醫(yī)療廢物分類處置要求，確保使用安全和無害化處理。應建立熱源反應追查制度，如有輸液反應，應留取標本送檢，并填寫一次性醫(yī)療用品使用情況反饋單，上報院感科和設(shè)備科。設(shè)備科、供應中心應與使用科室充分溝通，及時聽取反饋，滿足其使用要求。

3.4 職能部門加強監(jiān)管醫(yī)院感染管理科室應履行對一次性使用無菌醫(yī)療用品采購、貯存保管、發(fā)放管理和回收處理的監(jiān)督檢查職能，與護理部共同負責監(jiān)管全院醫(yī)護人員對一次性無菌用品管理制度執(zhí)行情況，并規(guī)范操作使用，促使各項規(guī)章制度的有效落實和操作流程的規(guī)范化管理。隨時對產(chǎn)品質(zhì)量進行監(jiān)督檢查，及時收集使用過程中所發(fā)生的各種不良反應及有關(guān)情況，并將其向設(shè)備科、消毒供應中心反饋，及時避免因不規(guī)范操作行為給患者造成的安全隱患。

參考文獻

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碳化硅陶瓷范文第3篇

1.拋光廢渣的熱分析：圖1是拋光廢料室溫到1250℃的差熱、熱重分析圖。圖中顯示由室溫到600℃左右，出現(xiàn)了明顯的失重，這是吸附水和氯化鎂結(jié)晶水脫除、氯化鎂分解以及廢渣沉淀劑氧化的綜合結(jié)果[3]，由600℃到1050℃左右，熱重曲線稍有變化，1050℃以后，熱重曲線保持不變，可能是廢渣中碳化硅含量不高，并且碳化硅氧化中碳的脫除與氧與硅反應形成一定的互補造成的,其化學反應式為：SiC+2O2=SiO2+CO2↑

2.拋光廢渣的發(fā)泡特性：拋光廢渣中碳化硅含量低，所以在熱重分析時碳化硅氧化造成的重量變化不明顯，但這不等于對燒成后期的影響不大，實際上，1摩爾碳化硅氧化成氧化硅會放出1摩爾的二氧化碳，放出氣體的體積接近碳化硅固體體積的2000倍，所以，即使廢渣中碳化硅含量很少，如果燒成時產(chǎn)生的二氧化碳封閉在坯體中，則坯體的密度和強度會顯著下降。為了更加詳細了解拋光廢渣在燒成時的表現(xiàn)，我們將拋光廢渣制成試樣，利用可視化燒成設(shè)備測試了該試樣在燒成時的膨脹與收縮現(xiàn)象，結(jié)果示于圖2。傳統(tǒng)的拋光磨頭的成分主要有氯化鎂、氧化鎂、碳化硅等，其中碳化硅可以在較高溫度下氧化放出二氧化碳氣體。而作為膠凝材料的氯化鎂在600℃前分解放出大量的氣體。近年新型的拋光磨塊的結(jié)合劑則為銅基、鋁基、鐵基的金屬合金，以粉末冶金方法與碳化硅或者金剛石磨料燒結(jié)一起，金屬材料高溫雖不會產(chǎn)生氣體，但作為雜質(zhì)也會對陶瓷燒成有一定的影響。從拋光廢渣的膨脹收縮曲線（圖3）可以看出，拋光廢渣試樣從900℃左右開始收縮，說明含有磨料的拋光磚廢渣，其燒結(jié)溫度大大降低，出現(xiàn)液相的溫度提前，在該溫度下已有液相生成，試樣開始燒結(jié)。收縮持續(xù)到在1100℃左右，膨脹開始出現(xiàn)，并且隨著溫度的升高，幾乎直線上升，直到1250℃升溫結(jié)束。根據(jù)膨脹收縮曲線，可以認為在1100℃該試樣已經(jīng)有大量液相存在，此時生成的氣體主要被液相包圍，隨著溫度進一步升高，氣體壓力增大，氣體膨脹，由于液相黏度大，坯體中的氣體無法及時釋放，因此氣泡變大，坯體體積增大。隨著溫度升高，碳化硅不斷氧化完全，體積越來越大。

3.分段研究拋光廢渣燒結(jié)性能：由于拋光廢渣的發(fā)泡性，在陶瓷墻地磚中使用，生產(chǎn)工藝會變得難以控制，無法保證磚的質(zhì)量，為此我們將各拋光段廢渣分別進行了研究。根據(jù)實驗統(tǒng)計，在所有拋光廢渣中，刮平和100目以前粗拋所產(chǎn)生的廢渣占到80%以上，中磨段約10%，細磨段不到10%。拋光生產(chǎn)線各段所用的磨頭有所不同，磨塊用量和磨削量也不相同，廢渣的成分、粒度等有諸多差異，因此我們進行分段取樣進行燒結(jié)性能測試，結(jié)果列于表1。由表可看出，1090℃以下拋光廢渣以收縮為主，1138℃拋光廢渣已經(jīng)膨脹，這是由于碳化硅氧化產(chǎn)生氣體量過大、此溫度廢渣中液相量增多，氧化產(chǎn)生氣體不能及時排除產(chǎn)生所謂發(fā)泡現(xiàn)象，造成坯體體積膨脹；1138℃前隨著溫度的升高吸水率下降，在1138℃達到最低，說明在此溫度，開口氣孔逐漸變?yōu)殚]口氣孔。1175℃吸水率上升可能是由于隨溫度升高玻璃相粘度降低，閉氣孔中氣體膨脹，氣泡破裂，重新形成開口氣孔造成。各段廢渣比較，細磨段廢渣1138℃收縮率最大，1175℃膨脹率最大，同樣溫度吸水率最小，這說明細磨段廢渣的燒結(jié)性能與粗磨及中磨段有較大的差別，這是由于細磨段粒度小，高溫下燒結(jié)活性高，而且廢渣中磨塊成分的含量最高，即熔劑成分Mg離子含量高，造成高溫時玻璃相量較大、粘度較高，故細磨段廢渣所形成的氣孔以封閉氣孔為主。由分段試驗可以看出，拋光廢渣的收縮膨脹吸水率等燒結(jié)性能,與拋光廢渣中含有的磨料成分及廢渣本身粒度有很大的相關(guān)性，如果要在生產(chǎn)中應用，工藝上采取均化步驟是必不可少的，本廠的做法是拋光廢渣壓濾后，以每批1000噸為一個均化單位，集中堆積后采用挖掘機進行粗均化，取樣化驗后，再作為陶瓷原料使用。為了提高拋光廢渣的利用率、使原料的均勻性更好，采取了分段收集處理拋光廢渣的方法：將磨料及溶劑含量少的刮平、粗磨和中磨廢渣與細磨廢渣分開收集，前段廢渣可以直接用于陶瓷磚生產(chǎn)，細磨廢渣可以供給輕質(zhì)磚廠做生產(chǎn)輕質(zhì)磚的發(fā)泡原料，也可以作為原料漿按一定配比加到料漿池中作為原料再利用，這樣做的目的是避免因細磨段細度小、含較多電解質(zhì)，出現(xiàn)漿料流動性差現(xiàn)象，影響球磨及放漿。

4.拋光廢渣在墻地磚中的應用試驗：為了尋找拋光廢渣在陶瓷生產(chǎn)中應用的方法，將一定量均化處理的拋光廢渣摻加到不同吸水率坯體中，進行燒結(jié)試驗。設(shè)計的實驗方案如下：A－廣場磚粉料外加25％拋光磚廢渣；B－拋光磚粉料外加25％拋光磚廢渣；C－釉面磚粉料外加25％拋光磚廢渣?；旌狭蠅褐瞥稍嚇雍螅趯a(chǎn)品的燒成溫度附近進行燒結(jié)實驗，廣場磚和拋光磚的燒成溫度為1200℃，釉面磚的燒成溫度為1130℃。燒結(jié)實驗結(jié)果列于表2。數(shù)據(jù)表明，加廢渣的拋光磚和廣場磚燒成后都有不同程度的膨脹發(fā)泡現(xiàn)象，在釉面磚素燒溫度下，坯體沒有膨脹，磚的吸水率也達到了國家標準17%以下的要求。這是由于釉面磚燒成溫度較低，并且素燒工藝有利于坯體排放大量氣體。我們已成功地利用拋光磚廢渣生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的釉面磚，相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)將另文論述。

結(jié)語

碳化硅陶瓷范文第4篇

陶瓷材料一般分為傳統(tǒng)陶瓷和現(xiàn)代技術(shù)陶瓷兩大類。傳統(tǒng)陶瓷是指用天然硅酸鹽粉末(如黏土、高嶺土等)為原料生產(chǎn)的產(chǎn)品。因為原料的成分混雜和產(chǎn)品的性能波動大，僅用于餐具、日用容器、工藝品以及普通建筑材料(如地磚、水泥等)，而不適用于工業(yè)用途?，F(xiàn)代技術(shù)陶瓷是根據(jù)所要求的產(chǎn)品性能，通過嚴格的成份和生產(chǎn)工藝控制而制造出來的高性能材料，主要用于高溫和腐蝕介質(zhì)環(huán)境，是現(xiàn)代材料科學發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。下面對現(xiàn)代技術(shù)陶瓷三個主要領(lǐng)域:結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷基復合材料和功能陶瓷作一簡單介紹。

一、結(jié)構(gòu)陶瓷

同金屬材料相比，陶瓷的最大優(yōu)點是優(yōu)異的高溫機械性能、耐化學腐蝕、耐高溫氧化、耐磨損、比重小(約為金屬的1/3)，因而在許多場合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應用到金屬材料根本無法勝任的場合，如發(fā)動機氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。結(jié)構(gòu)陶瓷可分為三大類;氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷

主要包括氧化鋁、氧化錯、莫來石和欽酸鋁。氧化物陶瓷最突出優(yōu)點是不存在氧化問題，原料價格低廉，生產(chǎn)工藝簡單。氧化鋁和氧化錯具有優(yōu)異的室溫機械性能，高硬度和耐化學腐蝕性，主要缺點是在1000℃以上高溫蠕變速率高，機械性能顯著降低。氧化鋁和氧化錯主要應用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高溫爐管、密封圈和玻璃熔化池內(nèi)襯等。莫來石室溫強度屬中等水平，但它在1400℃仍能保持這一強度水平，并且高溫蠕變速率極低，因此被認為是陶瓷發(fā)動機的主要候選材料之一。上述三種氧化物也可制成泡沫或纖維狀用于高溫保溫材料。鈦酸鋁陶瓷體內(nèi)存在廣泛的微裂紋，因而具有極低的熱膨脹系數(shù)和熱傳導率。它的主要缺點是強度低，無法單獨作為受力元件，所以一般用它加工內(nèi)襯用作保溫、耐熱沖擊元件，并已在陶瓷發(fā)動機上得到應用。

2、非氧化物陶瓷

主要包括碳化硅、氮化硅和賽龍(SIALON)。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子間主要是以共價鍵結(jié)合在一起，因而具有較高的硬度、模量、蠕變抗力，并且能把這些性能的大部分保持到高溫，這是氧化物陶瓷無法比擬的。但它們的燒結(jié)非常困難，必須在極高溫度（1500～2500℃)并有燒結(jié)助劑存在的情況下才能獲得較高密度的產(chǎn)品，有時必須借助熱壓燒結(jié)法才能達到希望的密度(＞95%)，所以非氧化物陶瓷的生產(chǎn)成本一般比氧化物陶瓷高。

這些含硅的非氧化物陶瓷還具有極佳的高溫耐蝕性和抗氧化性，因此一直是陶瓷發(fā)動機的最重要材料，目前已經(jīng)取代了許多超高合金鋼部件?，F(xiàn)有最佳超高合金鋼的使用溫度低于1100℃，而發(fā)動機燃料燃燒的溫度在1300℃以上，因而普遍采用高壓水強制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金鋼后，燃燒溫度可提高到1400℃以上，并且不需要水冷系統(tǒng)，這在能源利用和環(huán)保方面具有重要的戰(zhàn)略意義。

非氧化物陶瓷也廣泛應用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本較高，但高溫韌性、強度、硬度、蠕變抗力優(yōu)異得多，并且刀具壽命長、允許切削速度高，因而在刀具市場占有日益重要地位。它的應用領(lǐng)域還包括輕質(zhì)無陶瓷軸承、密封件、窯具和磨球等。

3、玻璃陶瓷

玻璃和陶瓷的主要區(qū)別在于結(jié)晶度，玻璃是非晶態(tài)而陶瓷是多晶材料。玻璃在遠低于熔點以前存在明顯的軟化，而陶瓷的軟化溫度同熔點很接近，因而陶瓷的機械性能和使用溫度要比玻璃高得多。玻璃的突出優(yōu)點是可在玻璃軟化溫度和熔點之間進行各種成型，工藝簡單而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工藝性能和陶瓷的機械性能，它利用玻璃成型技術(shù)制造產(chǎn)品，然后高溫結(jié)晶化處理獲得陶瓷。工業(yè)玻璃陶瓷體系有鎂一鋁一硅酸鹽、鋰一鎂一鋁一硅酸鹽和鈣一鎂一鋁一硅酸鹽系列，它們常被用來制造耐高溫和熱沖擊產(chǎn)品，如炊具。此外它們作為建筑裝飾材料正得到越來越廣泛的應用，如地板、裝飾玻璃。

二、陶瓷基復合材料

復合材料是為了達到某些性能指標將兩種或兩種以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有其中任何一相所不具備的綜合性能。陶瓷材料的最大缺點是韌性低，使用時會產(chǎn)生不可預測的突然性斷裂，陶瓷基復合材料主要是為了改善陶瓷韌性?；谔岣唔g性的陶瓷基復合材料主要有兩類:氧化錯相變增韌和陶瓷纖維強化復合材料。

氧化鋯相變增韌復合材料是把部分穩(wěn)定的氧化鋯粉末同其它陶瓷粉末(如氧化鋁、氮化硅或莫來石)混合后制成的高韌性材料，其斷裂韌性可以達到10Mpa，以上，而一般陶瓷的韌性僅有3Mpa左右。這類材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常廣泛的應用。

纖維強化被認為是提高陶瓷韌性最有效和最有前途的方法。纖維強度一般比基體高得多.所以它對基體具有強化作用;同時纖維具有顯著阻礙裂紋擴展的能力，從而提高材料的韌性。目前韌性最高的陶瓷就是纖維強化的復合材料，例如碳化硅長纖維強化的碳化硅基復合材料韌性高達30 Mpa以上，比燒結(jié)碳化硅的韌性提高十倍.但因為這類材料價格昂貴，目前僅在軍械和航空航天領(lǐng)域得到應用。另一引人注目的增強材料是陶瓷晶須。晶須是尺寸非常小但近乎完美的纖維狀單晶體.其強度和模量接近材料的理論值，極適用于陶瓷的強化。目前這類材料在陶瓷切削刀具方面已經(jīng)得到廣泛應用，主要體系有碳化硅晶須一氧化鋁一氧化鉛、碳化硅晶須一氧化鋁和碳化硅晶須一氮化硅。

三、功能陶瓷

功能陶瓷是具有光、電、熱或磁特性的陶瓷，已經(jīng)具有極高的產(chǎn)業(yè)化程度。下面簡介幾類主要功能陶瓷的性能。

1、導電性能

陶瓷材料具有非常廣泛的導電區(qū)間，從絕緣體到半導體、超導體。大多數(shù)陶瓷具有優(yōu)異的電絕緣性，因而被廣泛用于電絕緣體。半導體分為電子型和離子型半導體，以晶體管集成電路為代表的是電子型半導體。離子型半導體僅對某些特殊的帶電離子具有傳導作用，最具有代表性的是穩(wěn)定氧化鋯和β一氧化鋁。穩(wěn)定氧化鉆僅對氧離子具有傳導作用，主要產(chǎn)品有氧傳感器(主要用來測定發(fā)動機的燃燒效率或鋼水中氧濃度)、氧泵(從空氣中獲得純氧)和燃料電池。β一氧化鋁僅對鈉離子具有傳導作用，主要用來制造鈉一硫電池，其特點是高效率、對環(huán)境無危害和可以反復充電。陶瓷超導體是近10年才發(fā)展起來的.它的臨界超導轉(zhuǎn)化溫度在所有類超導體中最高，已經(jīng)達到液氮溫度以上。典型的陶瓷超導體為釔一鋇一銅一氧系列材料，已經(jīng)在計算機、精密儀器領(lǐng)域得到廣泛應用。

2、介電性能

大多數(shù)陶瓷具有優(yōu)異的介電性能，表現(xiàn)在其較高的介電常數(shù)和低介電損耗。介電陶瓷的主要應用之一是陶瓷電容器。現(xiàn)代電容器介電陶瓷主要是以鈦酸鋇為基體的材料。當鋇或鈦離子被其它金屬原子置換后，會得到具有不同介電性能的電介質(zhì)。認酸鈦基電介質(zhì)的介電常數(shù)高達l000以上，而過去使用的云母小于10，所以用鈦酸鋇制成的電容器具有體積小、電儲存能力高等特點。鈦酸鋇基電介質(zhì)還具有優(yōu)異的正電效應。當溫度低于某一臨界值時呈半導體鐘電狀態(tài)，但當溫度超過這一臨界值時，電阻率突然增加到倍成為絕緣體。利用這一效應的產(chǎn)品有電路限流元件和恒溫電阻加熱元件。許多陶瓷，如錯鈦酸錯，具有顯著壓電效應。當在陶瓷上施加外力時，會產(chǎn)生一個相應的電信號，反之亦然，從而實現(xiàn)機械能和電能的相互轉(zhuǎn)換。壓電陶瓷用途極其廣泛，產(chǎn)品有壓力傳感元件、超聲波發(fā)生器等。

3、光學性能

陶瓷在光學方面的應用主要包括光吸收陶瓷、透光陶瓷、陶瓷光信號發(fā)生器和光導纖維。利用陶瓷光吸收特性在日常生活中隨處可見.如涂料、陶瓷釉和琺瑯。核工業(yè)中，利用含鉛、鋇等重離子陶瓷吸收和固定核輻射波在核廢料處理方面應用非常廣泛。陶瓷也可被制造用來透過不同波長的光線，其中最重要的就是紅外線透射陶瓷，它僅允許紅外光線透過，被用來制造紅外窗口，在武器、航空航天領(lǐng)域和高技術(shù)設(shè)備上得到廣泛應用。這類材料的典型代表有硫化鋅陶瓷和莫來石等.陶瓷還是固體激光發(fā)生器的重要材料，典型代表有紅寶石激光器和憶榴石激光器。光導纖維是現(xiàn)代通訊信號的主要傳輸媒介，它是用高純二氧化硅制成的，具有信號損耗低、高保真性、容量大等特性，是金屬信號傳愉線無法比擬的。

4、磁學性能

金屬和合金磁性材料具有電阻率低、損耗大的特性，尤其在高頻下更是如此，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。相比之下，陶瓷磁性材料有電阻率高、損耗低、磁性范圍廣泛等特性.陶瓷磁性材料的代表為鐵氧體一種含鐵的復合氧化物。通過對成份的嚴格控制，可以制造出軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料。軟磁材料的磁導率高，飽和磁感應強度大，磁損耗低.主要用于電感線圈、小型變壓器、錄音磁頭等部件。典型的軟磁材料有鎳一鋅、錳一鋅和鋰一鋅鐵氧體。硬磁材料的特性是剩磁大、矯頑力大、不易退磁，主要應用為永久磁體，代表材料為鐵酸鋇。矩磁材料的剩余磁感應強度非常接近于飽和磁感應強度.它是因磁滯回線呈矩形而得名，主要應用于現(xiàn)代大型計算機邏輯元件和開關(guān)元件，代表材料為鎂一錳鐵氧體。

四、廈門大學材料系現(xiàn)代技術(shù)陶瓷研究現(xiàn)狀

廈門大學材料系前身為廈門大學化學系材料化學專業(yè)，1997年從化學系獨立出來?，F(xiàn)代陶瓷的研究開始于1985年.已有多名歸國博士先后加人并從事這一國際前沿性的理論和應用方面的研究工作?，F(xiàn)將主要研究領(lǐng)域及進展簡介如下:

1、結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復合材料

主要從事碳化硅晶須強化陶瓷叢復合材料的研究。選用的基體材料為碳化硅一氧化鋁和氮化硅一氧化鋁.目標產(chǎn)品為陶瓷切削刀具。由于采用晶須可控定向技術(shù).使復合材料的強度、模量和韌性顯著提高。目前這一成果已經(jīng)申報國家專利。

此外，將上述晶須可控定向技術(shù)應用到陶瓷晶須強化的聚合物基復合材料中，晶須選用廉價的欽酸鉀，基體選用聚氯乙烯或聚四氟乙烯等。同傳統(tǒng)纖維強化復合材料相比，產(chǎn)品的強度和模量大幅度提高，并可用現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)。產(chǎn)品主要用于工業(yè)管道、化工容器等。

碳化硅陶瓷范文第5篇

論　文摘　要　本文針對我國走可持續(xù)發(fā)展道路以及循環(huán)經(jīng)濟的戰(zhàn)略，分析了廢舊磨具的物資狀況，提出了廢舊磨具的再生技術(shù)路線，并探討了廢舊磨具再生的市場前景?

1前言

隨著社會的發(fā)展，資源的有效利用已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點?資源的獲取途徑有開采?儲備和再生三種?面對全球資源枯竭?國內(nèi)資源緊張的現(xiàn)狀，我國必須放棄單純的儲備“原生態(tài)”資源的狹窄思路，轉(zhuǎn)而走“再生資源”之路，這也是我國搞循環(huán)經(jīng)濟必須面對的一個問題?與“儲備”資源相比，“再生”資源可能是解決目前我國能源困境的一種有效途徑?

如何實現(xiàn)廢舊物資的再生已成為科研開發(fā)的重要課題之一;大批廢舊磨具的回收再利用則是磨料?磨具行業(yè)的研究熱點?

2廢舊磨具市場狀況

在機械加工行業(yè)，由于磨床結(jié)構(gòu)設(shè)計?制造與技術(shù)方面的要求，磨削加工所用的磨具不可能完全被消耗，總會剩余約占磨具總質(zhì)量1/3的殘留量;另一方面，磨具生產(chǎn)企業(yè)由于生產(chǎn)工藝及過程控制不當，往往會產(chǎn)生一些廢品(即便控制得當，也會產(chǎn)生大約1%的廢品)?據(jù)統(tǒng)計，我國磨具年產(chǎn)量約20萬噸，每年產(chǎn)生的廢舊磨具近萬噸，雖然一些技術(shù)工作者根據(jù)自身企業(yè)情況對廢舊磨具進行了有效利用，但仍有相當數(shù)量的廢舊磨具被當作垃圾處理掉?

近年來，磨料價格一直居高不下，節(jié)約和利廢是當務之急?此外，從資源的角度來看，磨具的生產(chǎn)制造所用的基礎(chǔ)原料，如鋁礬土?石英?長石?粘土等都屬于天然礦藏，經(jīng)長期開采，其資源已相當有限?因此，磨具生產(chǎn)制造行業(yè)必須積極尋找新礦源?杜絕資源浪費?發(fā)展可再生資源?廢舊磨具的再生將是磨具行業(yè)技術(shù)工作者不容回避的攻關(guān)課題?

3廢舊固結(jié)磨具再生技術(shù)

固結(jié)磨具由磨料和結(jié)合劑兩部分組成，經(jīng)過配料?混料?成形?干燥?燒結(jié)或硬化而成?磨料主要包括剛玉系和碳化硅系兩大類，是由基礎(chǔ)原材料鋁礬土?石英等經(jīng)高溫冶煉而成?磨料主要起磨削作用;結(jié)合劑主要起粘結(jié)磨粒?保持磨具硬度和強度的作用?在磨具制作和使用過程中，磨粒的物理化學性能并沒有發(fā)生本質(zhì)的變化，仍然保持其固有特性?當廢舊磨具破碎加工后，每個顆粒都包含一定量的磨粒和結(jié)合劑，再生磨粒仍可保持其固有的磨粒特性?磨具根據(jù)加工工件的工藝要求分成不同類別，在制作過程中所用的磨料材質(zhì)?結(jié)合劑的種類和用量也各不相同?因此，廢舊磨具回收后要先分類，再處理:按結(jié)合劑種類將磨具分為陶瓷結(jié)合劑?橡膠和樹脂結(jié)合劑三大類;再按磨料材質(zhì)分為白剛玉?棕剛玉?微晶剛玉?單晶剛玉?鉻剛玉?綠碳化硅?黑碳化硅等?不同結(jié)合劑的廢舊磨具處理方法各不相同:對于樹脂?橡膠結(jié)合劑的磨具要按磨料材質(zhì)分類，然后投入焚燒爐焚燒，以便除去樹脂?橡膠結(jié)合劑，這樣處理后磨料性能基本沒有變化，仍可按一級磨料被重新使用;陶瓷結(jié)合劑類磨具處理方法截然不同?由于陶瓷結(jié)合劑是無機化合物，在磨具高溫(約1350℃)焙燒過程中?；?，已牢牢附著在磨料表面，很難用簡單的物理?化學方法將其分離?但將陶瓷磨具物理破碎后形成的新磨粒，其磨削?自銳性能基本不會改變，因此，可以將陶瓷磨具按磨料材質(zhì)分類后進行破碎?分級，并對再生磨料進行配方試驗，重新制成磨具加以利用?

4廢舊磨具再生的應用前景

對于陶瓷結(jié)合劑磨具再生磨料的利用，可以從以下幾個方面入手:(1) 生產(chǎn)樹脂切割片?樹脂切割片是以樹脂液和樹脂粉為結(jié)合劑，將磨料粘結(jié)固化而成?對于切削要求不高的產(chǎn)品可以使用這種再生磨料生產(chǎn);(2) 用于樹脂磨具的夾心部分，替代優(yōu)質(zhì)磨料以降低生產(chǎn)成本?因為磨具用于磨削時通常僅使用外徑部分，內(nèi)徑部分不參與磨削;(3) 在陶瓷磨具生產(chǎn)中替代部分優(yōu)質(zhì)磨料?由于再生磨料仍具有良好的磨削性能，則可以在不改變磨具的硬度?強度?磨削性能的前提下，通過調(diào)整配方?試驗?主要性能檢測等手段確定再生磨料的加入比例和新的生產(chǎn)工藝?

使用再生磨料可以減少資源浪費?降低企業(yè)生產(chǎn)成本?目前正品剛玉系磨料中棕剛玉市場價格約為2600元/t，白剛玉約8500元/t，而再生磨料中棕剛玉僅1300元/t?白剛玉4 000元/t;正品碳化硅系磨料均價約8500元/t，而再生碳化硅磨料僅4000元/t?再生磨料與正品磨料價格懸殊，按照我國年產(chǎn)20萬噸磨具的市場狀況，廢舊磨具再生每年可創(chuàng)造近5000萬元的經(jīng)濟效益，并且可以減輕環(huán)境負荷，符合我國的可持續(xù)性發(fā)展及循環(huán)經(jīng)濟戰(zhàn)略?因此，廢舊磨具再生有十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，其市場前景非常看好?