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碳化硅陶瓷的应用

发布时间:2021-01-22 分享

高温燃气涡轮发动机要提升效率,就一定要提高工作温度,而解决问题的重点就是找到可以承担高温的结构材料,尤其是发动机内部的叶片材料。碳化硅陶瓷在高温下具有充足的强度,且有良好的抗氧化能力和抗热震性,这些优良品质都让其特别适合当做高温结构材料应用。用在在1200~1400℃下工作的高温燃气涡轮发动机叶片的材料,很多科学家觉得它和氮化硅陶瓷是最有希望的候选材料。


碳化硅陶瓷的热传导能力只是次于氧化披陶瓷。利用这一特性,能够当做优良的热交换器材料。太阳能发电设备中被阳光聚焦加热的热交换器,它的工作温度高达1000~1100℃,拥有高热传导性的碳化硅陶瓷十分适合做这种热交换器的材料,由试验情况来看,碳化硅陶瓷热交换器的工作状态良好。另外,在原子能反应堆中碳化硅陶瓷能够用作核燃料的包封材料,还能够当做火箭尾喷管的喷嘴和飞机驾驶员的防弹用品。


另外,为了提升切削刀具的切削性能,20世纪以来,刀具材料通过了高速钢和硬质合金两次发展过程,现在逐渐进入陶瓷刀具大发展的阶段。新型陶瓷因其耐高温、耐磨削的特性,在20世纪初引起了高速切削工具行业的注意。陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性,所以变成制造切削刀具的理想材料。当前,制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化铝、氧化铝-碳化钛、氧化铝-氮化钛-碳化钛-碳化钨、氧化铝-碳化钨一铬、氮化硼和氮化硅等。用这类材料制作的刀具没有冷却液也能够工作,比起硬质合金来拥有切削速度高、寿命长等优势。当前,欧美各国都已广泛应用陶瓷材料做钻头、丝锥和滚刀;原苏联确定了7000多个品种的合金刀具,用喷涂表面陶瓷涂层的方式来提升车刀的工作速度和使用寿命。


陶瓷除了用作切削刀具之外,利用其耐磨、耐腐蚀的特点还能够用作各种机械上的耐磨部件。例如用特种陶瓷制作农用水泵、砂浆泵、带腐蚀性液体的化工泵及有粉尘的风机中的耐磨、耐腐蚀件或密封圈等都已获得良好的实用效果。另外,高纯氧化铝(刚玉)能够制作金属拉丝模,特别是在高温下的热拉丝更能够凸显出陶瓷的优越性;工业陶瓷中纳球磨筒和磨球,金属表面除锈用的喷砂嘴,喷洒农药用的喷头等。总之,凡是需要耐磨、耐腐蚀的场合,几乎都会看到特种陶瓷的存在。