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赌球网 陶瓷部件也用于蜂窝电话和个人计算机。 NASA的每个航天飞机都有大约34,000块瓷砖涂层,可以保护它免受再入大气层时产生的灼热(高达2,300°F)。因此,先进的陶瓷是现代技术革命的组成部分。
 
术语
美国材料与试验协会(ASTM)将陶瓷制品定义为“具有结晶或部分结晶结构的玻璃或未上釉体的制品,或玻璃制品,该制品由基本上无机的非金属物质制成,并且由熔化的物质,在冷却时固化,或者通过热的作用形成并同时或随后成熟。
 
陶瓷这个词可以用作名词,指的是材料或由材料制成的产品。或者,陶瓷可以用作描述材料的形容词。此外,陶瓷是一种单数名词,指的是用陶瓷材料制作东西的艺术。
 
组成和分类
传统陶瓷主要以硅酸盐为主。高级陶瓷也由各种其他类型的材料制成。根据它们的组成,它们被分类为氧化物,非氧化物和复合物。
 
氧化物:氧化铝,氧化锆。
非氧化物:碳化物,硼化物,氮化物,硅化物和硅酸盐。
复合材料:颗粒增强,氧化物和非氧化物的组合。
每个类中的材料都可以具有独特的属性。
 
陶瓷材料及其用途
钛酸钡(通常与钛酸锶混合)具有称为铁电性和压电性的特性,广泛用于称为换能器的机电装置,以及陶瓷电容器和数据存储元件。

其他应用
 
在20世纪80年代早期,丰田研究了一种陶瓷发动机的生产,该发动机可以在高于6,000°F(3,300°C)的温度下运行。陶瓷发动机不需要冷却系统,因此可以减轻重量并提高燃油效率。在传统的金属发动机中,燃料燃烧释放的大部分能量必须作为废热消散,以防止金属部件熔化。尽管具有这些理想的性能,但这种发动机还没有大规模生产,因为难以制造具有必要精度和耐用性的陶瓷部件。陶瓷材料的缺陷会导致裂缝和潜在危险的设备故障。
 
正在努力开发用于燃气涡轮发动机的陶瓷部件。目前,即使是用于发动机的热部分的由先进金属合金制成的叶片也需要冷却并且小心地限制操作温度。使用陶瓷制造的涡轮发动机可以更有效地运行,从而为飞机提供更大的航程和有效载荷。
 
自20世纪90年代后期以来,通常以碳化硼为基础的高度专业化的陶瓷已被用于弹道装甲背心,以击退大口径步枪射击。这种板通常称为“小臂保护插件”(SAPI)。由于材料的轻盈,类似的技术被用于装备一些军用飞机的驾驶舱。
 
陶瓷的最新进展包括生物陶瓷,例如牙科植入物和合成骨。羟基磷灰石是骨骼的天然矿物成分,由许多生物和化学来源合成,可以形成陶瓷材料。由这些材料制成的整形外科植入物很容易粘合到体内的骨骼和其他组织,而没有排斥或炎症反应。
 
然而,羟基磷灰石陶瓷通常是多孔的并且缺乏机械强度。因此,它们用于涂覆金属矫形装置,以帮助形成与骨的结合,或用作骨填充物。它们还用作矫形塑料螺钉的填充物,以帮助减少炎症并增加塑料材料的吸收。正在努力制造坚固,致密,纳米晶体的羟基磷灰石陶瓷,用于矫形承重装置,取代金属和塑料材料。最终,这些陶瓷材料,加入称为胶原蛋白的蛋白质,可用于制造合成骨骼。

陶瓷的特性
机械性能
 
陶瓷材料可以是结晶的或无定形的(缺乏确定的结构)。 它们坚硬且耐高温。 此外,它们往往是多孔的。 孔隙和其他微观缺陷充当应力集中器。 结果,陶瓷材料是脆性的 - 当置于应力下时,它们会破裂而不是变形。 陶瓷研究在很大程度上强调了材料的优势,减轻了材料的局限,并开发了这些材料的新用途。

陶瓷的特性
机械性能
 
陶瓷材料可以是结晶的或无定形的(缺乏确定的结构)。它们坚硬且耐高温。此外,它们往往是多孔的。孔隙和其他微观缺陷充当应力集中器。结果,陶瓷材料是脆性的 - 当置于应力下时,它们会破裂而不是变形。陶瓷研究在很大程度上强调了材料的优势,减轻了材料的局限,并开发了这些材料的新用途。
 
这些半导体的一个常见用途是用于压敏电阻。这些电阻器具有“负电阻”的不寻常特性。一旦器件两端的电压达到某个阈值,材料电结构的变化就会使其电阻从几兆欧下降到几百欧姆。结果,这些材料可以消耗大量能量。此外,它们自复位 - 在器件两端的电压降至阈值以下后,其电阻恢复为高电平。
 
该特性使其成为浪涌保护应用的理想选择。他们能力的最佳证明可以在变电站中找到,在那里它们被用来保护基础设施免受雷击。它们具有快速响应,需要低维护,并且不会因使用而明显降低。
 
当各种气体通过多晶陶瓷时,其电阻会发生变化。基于该特性,半导体陶瓷用于制造廉价的气体传感器。
 
超导
在某些条件下,例如极低的温度,一些陶瓷表现出超导性。这种性质的确切原因尚不清楚,但有两个主要的超导陶瓷系列。
 
压电性,热电性,铁电性
许多陶瓷材料表现出压电性。当压缩或使其振动时,压电材料在两个面之间产生电压差。此属性将电气和机械响应联系起来。这种陶瓷用于依赖石英谐振器的数字手表和其他电子产品。在这些装置中,电用于产生机械运动(为装置供电),而机械运动又用于产生电信号。
 
压电效应通常在表现出热电性的材料中更强。这种材料在加热或冷却时产生电势。所有热电材料也是压电材料。因此,热电材料可用于在热能,机械能和电能形式之间进行相互转换。这种材料用于运动传感器,其中来自进入房间的温暖身体的微小温度升高足以在晶体中产生可测量的电压。
 
反过来,在显示铁电效应的材料中观察到热电性最强烈。铁电材料具有自发极化(电偶极子的形成),其可以通过施加电场来反转。热电是铁电的必然结果。
 
钛酸钡和锆钛酸铅具有压电和铁电性质。它们用于制造电容器,高频扬声器,用于声纳的传感器,以及用于原子力和扫描隧道显微镜的致动器。
 
随温度变化的电性能
一些结晶半导体陶瓷(主要是重金属钛酸盐的混合物)可以导电,只要它们低于某一“过渡”温度即可。当加热到该温度以上时,它们的“晶界”(构成材料的小晶体之间的边界)突然变得绝缘,从而使电路断开。这种陶瓷在例如大多数汽车的后窗除霜电路中用作自控加热元件。

加工陶瓷材料
作为玻璃的非晶陶瓷通常由熔体形成。当玻璃完全熔融时或当处于太妃糖状粘度状态时,通过诸如浇铸或吹到模具的方法成形。如果材料通过后来的热处理变成部分结晶,则所得材料称为“玻璃陶瓷”。
 
结晶陶瓷材料通常通过两种方法中的一种加工:(a)通过原位反应制备所需形状的陶瓷,或(b)将粉末“形成”成所需形状,然后加热(“烧结”)直至颗粒彼此粘附并产生固体。一些方法使用两种方法的混合。
 
原位制造
 
该方法最常用于生产水泥和混凝土。在这种情况下,脱水粉末与水混合,这开始所谓的水合反应。结果,在聚集体周围开始形成长的互锁晶体。随着时间的推移,生产出固体陶瓷。
 
这种方法的最大问题是大多数反应都很快,以至于无法进行良好的混合,从而阻碍了大规模的施工。另一方面,可以通过“沉积”技术制造小规模系统 - 在基板上方引入各种材料(反应物),并使其反应以在基板上形成陶瓷。该工艺借鉴了半导体工业的技术,对制造陶瓷涂层非常有用。

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