第一篇：納米陶瓷涂層的典型應(yīng)用領(lǐng)域

納米陶瓷涂層的一些典型應(yīng)用領(lǐng)域:

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)零部件：

熱障涂層（TBC）被廣泛地應(yīng)用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)和汽輪機(jī)葉片上，保護(hù)高溫合金基體免受高溫氧化、腐蝕，起到隔熱、提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)推重比作用的一種陶瓷涂層材料。8YSZ材料被用做熱障涂層材料在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)已應(yīng)用幾十年了，它的缺點(diǎn)是不能突破1200oC的使用溫度，但現(xiàn)在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的使用溫度已經(jīng)超過(guò)1200oC，因此急需材料方面的突破。另外，地面燃?xì)廨啓C(jī)的熱障涂層材料基本受制于國(guó)外，也亟待國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)外研究指出含鋯酸鹽的雙陶瓷熱障涂層被認(rèn)為是未來(lái)發(fā)展長(zhǎng)期使用溫度高于1200oC的最有前景的涂層結(jié)構(gòu)之一。用納米結(jié)構(gòu)鋯酸鹽粉體喂料制備的納米結(jié)構(gòu)雙陶瓷型n-LZ/8YSZ熱障涂層的隔熱效果明顯好于其它現(xiàn)有涂層，與相同厚度的傳統(tǒng)微米結(jié)構(gòu)單陶瓷型8YSZ熱障涂層相比，隔熱效果提高了70%。而且，納米結(jié)構(gòu)的雙陶瓷型涂層具有比其它兩種涂層層更好的熱震性能。

軍艦船舶零部件：

納米結(jié)構(gòu)的熱噴涂陶瓷涂層早已廣泛應(yīng)用于美國(guó)海軍裝備(包括軍艦、潛艇、掃雷艇和航空母艦)上的數(shù)百種零部件。納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐蝕性、熱震抗力等均比目前國(guó)內(nèi)外商用陶瓷涂層材料中質(zhì)量好、銷(xiāo)量大的美科130涂層的性能顯著提高。有著高出1倍的韌性，高出4-8倍的耐磨性，高出1-2倍的結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能和高出約10倍的疲勞性能。表1給出了納米結(jié)構(gòu)的熱噴涂陶瓷涂層在美國(guó)海軍艦船上的一些典型應(yīng)用。

表1 一些美國(guó)海軍艦船上應(yīng)用的熱噴涂納米Al2O3/TiO2陶瓷涂層

零部件 水泵軸 閥桿 軸

渦輪轉(zhuǎn)子 端軸 閥桿 膨脹接頭 支桿 流量泵

船上系統(tǒng) 儲(chǔ)水槽 主柱塞閥 主加速器 輔助蒸汽 主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī) 主饋泵控制 彈射蒸汽裝置 潛艇艙門(mén) 燃料油

基體材料 使用環(huán)境 NiCu合金 不銹鋼 碳鋼 碳鋼 青銅 不銹鋼 CuNi合金 不銹鋼 碳鋼

鹽水 蒸汽 鹽水 油 鹽水 蒸汽 蒸汽 鹽水 燃料油

柴油機(jī)、工程機(jī)械零部件:

高性能納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層可以大幅度提高材料或零部件的硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性和耐高溫性能，因此可廣泛應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、工程機(jī)械等領(lǐng)域。如缸體、泵軸、機(jī)軸、曲軸、凸輪軸、軸瓦、連桿瓦、柱塞、閥桿、閥座、液壓支桿、缸蓋、活塞銷(xiāo)、活塞和活塞環(huán)等零部件。如：納米陶瓷涂層來(lái)大幅度提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性；納米陶瓷涂層用于活塞無(wú)疑會(huì)是最具有高性?xún)r(jià)比的工藝技術(shù)；納米陶瓷涂層將給與主軸瓦及連桿瓦以更高的強(qiáng)度、硬度和韌性，顯著提高其耐磨性能，極大地減小曲軸的磨損、有效地防止燒瓦、抱瓦及燒曲軸；納米陶瓷涂層技術(shù)應(yīng)該是目前用于活塞環(huán)的最佳表面改性技術(shù)。

汽車(chē)零部件：

每輛汽車(chē)有幾十個(gè)零部件可以采用耐磨耐蝕的噴涂層，如曲軸、頂桿、閥桿、閥座、齒輪箱齒輪軸頸、活塞、柱塞等。高性能納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層無(wú)疑是解決這些零部件磨損和腐蝕問(wèn)題的首選技術(shù)。

盾構(gòu)機(jī)零部件：

盾構(gòu)機(jī)被業(yè)界喻為地下航母，是挖掘地鐵隧道、公路隧道、引水隧洞等工程的利器。按照50年的地下施工高峰期計(jì)算，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)的訂單將高達(dá)上千億元。然而，這種巨大、精密而復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品一向是我國(guó)制造業(yè)的軟肋。由于技術(shù)落后，盾構(gòu)機(jī)的主軸和液壓件這類(lèi)關(guān)鍵部件耐磨抗蝕性能差，使用壽命低。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的所有盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵總成和零部件都只能依賴(lài)進(jìn)口，亟需國(guó)產(chǎn)化。這就是為何當(dāng)?shù)罔F建設(shè)狂潮正席卷中國(guó)大陸之時(shí)，作為關(guān)鍵施工設(shè)備的盾構(gòu)機(jī)卻因關(guān)鍵零部件受制于人而使國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)難以擺脫窘境的原因。而針對(duì)盾構(gòu)機(jī)的主軸和液壓件這類(lèi)關(guān)鍵部件耐磨抗蝕性能差，使用壽命低的問(wèn)題，也許只有采用成熟的納米結(jié)構(gòu)涂層技術(shù)才能使我國(guó)盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵件的制造走出困境。

高端軸承：

中國(guó)是全球第一軸承生產(chǎn)大國(guó)，但風(fēng)電、高鐵、轎車(chē)、精密機(jī)床等高端裝備用軸承卻是短板。如中國(guó)高鐵每年產(chǎn)值數(shù)千億，但高鐵軸承卻一直依賴(lài)進(jìn)口，時(shí)速160公里以上客車(chē)用軸承全部靠進(jìn)口。而納米陶瓷涂層無(wú)疑是提高高端裝備用軸承性能的最簡(jiǎn)易有效的途徑。如將納米陶瓷涂層制備于軸承套圈滾道上就可形成陶瓷軸承，尤其是大中型陶瓷軸承。如將納米陶瓷涂層涂覆在軸承套圈外側(cè)，就可成為耐磨絕緣軸承。

閥門(mén):

目前我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的各種閥門(mén)壽命短、不可靠，部分產(chǎn)品只相當(dāng)于上世紀(jì)80年代初的國(guó)際水平，一些高溫高壓和關(guān)鍵裝置上需要的閥門(mén)仍然依賴(lài)進(jìn)口。如在冶金工業(yè)中，煤粉調(diào)節(jié)閥使用工況惡劣，對(duì)核心零件（閥瓣，左、右閥座等）性能要求極其嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)煤粉調(diào)節(jié)閥市場(chǎng)完全被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷。而通過(guò)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層在閥門(mén)核心零件上進(jìn)行應(yīng)用，有利于國(guó)內(nèi)閥門(mén)市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化。

液壓缸活塞桿：

液壓缸活塞桿是液壓缸的重要部件，為了提高耐磨抗蝕性能，目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻。由于鍍鉻對(duì)人和環(huán)境污染嚴(yán)重，屬?lài)?guó)家環(huán)保限制項(xiàng)目，且鍍層不均勻，孔隙率高，容易起皮，鍍鉻費(fèi)用也比較高，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)上的需要，因此采用合適的涂層或鍍層取代鍍鉻一直是機(jī)械裝備行業(yè)的重要課題。特別是艦船舷外液壓缸活塞桿工作在－30oC~65oC溫度范圍內(nèi)的潮濕海洋大氣或海水介質(zhì)中，并承受一定的環(huán)境壓力，要求較高的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。目前廣泛采用的電鍍硬鉻層已不能滿(mǎn)足對(duì)液壓缸活塞桿的使用性能要求，常規(guī)的熱噴涂涂層也難以滿(mǎn)足這些性能要求，只有先進(jìn)的納米陶瓷涂層材料是液壓缸活塞桿首選的涂層材料。

連鑄結(jié)晶器：

我國(guó)鋼產(chǎn)量約9億噸，95%以上是連鑄生產(chǎn)的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)20萬(wàn)噸鋼板就要更換一個(gè)連鑄結(jié)晶器。目前，國(guó)內(nèi)連鑄結(jié)晶器大多采用電鍍硬鉻層或合金鍍層，也有一些是熱噴涂合金層，而國(guó)外經(jīng)過(guò)研究后已開(kāi)始采用熱噴涂普通陶瓷涂層。納米陶瓷涂層無(wú)疑具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

冶金軋輥：

納米結(jié)構(gòu)陶瓷球形粉體可作為連鑄機(jī)軋輥、爐底輥的高溫耐磨涂層材料。不僅可作為冷軋機(jī)組工藝輥，還可作為連續(xù)退火機(jī)組爐輥，如在高溫段，以CoNiCrAlY 為底層，ZrO2-Y2O3（或其他陶瓷材料）為面層。

3D打?。?/p>

作為一種增材制造技術(shù),3D打印技術(shù)將深刻影響制造業(yè)的未來(lái)，成為未來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)?？墒?，3D打印金屬相對(duì)容易，3D打印高強(qiáng)度合金相對(duì)難些，3D打印陶瓷相對(duì)更難些，3D打印納米陶瓷可能更難。我公司生產(chǎn)的納米結(jié)構(gòu)球形微粒粉末不僅可用于傳統(tǒng)的陶瓷制造技術(shù)，也適合于先進(jìn)的3D打印技術(shù)。也就是說(shuō)這種納米結(jié)構(gòu)球形微粒粉末能夠作為3D打印的原材料，為3D打印納米陶瓷材料制品提供了可能。

第二篇：納米陶瓷論文

納米陶瓷概論

說(shuō)到陶瓷,在許多人的印象中,是一種堅(jiān)硬易碎的物體,缺乏韌性,缺乏塑性。它是一個(gè)多少帶有模糊概念的術(shù)語(yǔ)。許多陶瓷學(xué)家把陶瓷看成是用無(wú)機(jī)非金屬化合物粉體,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成,以多晶聚集體為主的固態(tài)物。這一定義雖同時(shí)指出了材料的制備特征和結(jié)構(gòu)特征,但卻把玻璃、搪瓷、金屬陶瓷等摒除在外。所以,在許多場(chǎng)合,陶瓷(ceramic)泛指一切經(jīng)高溫處理而獲得的無(wú)機(jī)非金屬材料。

1、陶瓷的發(fā)展歷史

陶瓷是人類(lèi)最早利用自然界提供的原料制造而成的材料。舊石器時(shí)代,人們就發(fā)現(xiàn)經(jīng)火煅燒過(guò)的粘土,其硬度和強(qiáng)度都大大提高,而且不再被水瓦解。于是,就有了利用粘土的可塑性,將其加工成所需的形狀,然后用火燒制成的陶器。隨著金屬冶煉術(shù)的發(fā)展,人類(lèi)掌握了通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)提高燃燒溫度的技術(shù),并且發(fā)現(xiàn),有一些經(jīng)高溫?zé)频奶掌?由于局部熔化變得更加致密堅(jiān)硬,完全改變了陶器多孔,透水的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的摸索和經(jīng)驗(yàn)積累,以粘土,石英,長(zhǎng)石等礦物原料配制而成的瓷器出現(xiàn)了。

從陶器發(fā)展到瓷器,是陶瓷發(fā)展過(guò)程中的一次重大飛躍。這種傳統(tǒng)的瓷器,從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,是由玻璃相結(jié)合在一起的、由許多微小的晶粒構(gòu)成的物體。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們迫切需要大量強(qiáng)度很高,絕緣性能良好的陶瓷材料。此時(shí),人們發(fā)現(xiàn),盡管陶瓷中的玻璃相使陶瓷變得堅(jiān)硬、致密,然而它卻妨礙了陶瓷強(qiáng)度的提高。同時(shí),玻璃相也是陶瓷絕緣性能,特別是高頻絕緣性能不好的根源。于是,玻璃相含量比傳統(tǒng)陶瓷低的一些強(qiáng)度高,性能好的材料不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)在,許多科學(xué)與技術(shù)方面使用的高性能陶瓷(High performance Ceramics)都是幾乎不含有玻璃相的結(jié)晶態(tài)陶瓷。為了有別于傳統(tǒng)陶瓷,稱(chēng)之為先進(jìn)陶瓷(Advanced Ceramics)或高技術(shù)陶瓷(High Tech Ceramics);有時(shí)也稱(chēng)為精細(xì)陶瓷(Fine Ceramics)或工程陶瓷(Engineering Ceramics)。

從傳統(tǒng)陶瓷到先進(jìn)陶瓷,是陶瓷發(fā)展過(guò)程中的第二次重大飛躍。兩者的區(qū)別

在于,在原材料、制備工藝、顯微結(jié)構(gòu)等方面存在相當(dāng)?shù)牟顒e或側(cè)重。傳統(tǒng)陶瓷多數(shù)采用天然礦物原料,或經(jīng)過(guò)處理的天然原料;而先進(jìn)陶瓷則多數(shù)采用合成的化學(xué)原料,有時(shí)甚至是經(jīng)特殊工藝合成的化學(xué)原料。傳統(tǒng)陶瓷的制備工藝比較穩(wěn)定,其側(cè)重點(diǎn)在效率,質(zhì)量控制等方面,對(duì)材料顯微結(jié)構(gòu)的要求并不十分嚴(yán)格;而先進(jìn)陶瓷則必須在粉體的制備,成型燒結(jié)方面采取許多特殊的措施,并控制材料顯微結(jié)構(gòu)。

近年來(lái),先進(jìn)陶瓷在材料和制備技術(shù)方面的研究都取得了很大的進(jìn)展,特別是把陶瓷的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性能聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行。綜合研究的結(jié)果使陶瓷學(xué)家認(rèn)識(shí)到,陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)有著舉足輕重的作用。即使化學(xué)組成完全相同,采用不同的制備工藝技術(shù),有時(shí)甚至只有很微小的差別便可能導(dǎo)致顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生很明顯的變化,材料的性能常常相差非常大。相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期中,人們主要依靠顯微技術(shù),借助于金相學(xué)發(fā)展起來(lái)的研究方法,在微米量級(jí)(10-6m)的線(xiàn)度上,對(duì)陶瓷的晶粒,晶界等顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn),晶界以及與晶界有聯(lián)系的在不同層次上的缺陷,如氣孔,裂紋,位錯(cuò)等對(duì)陶瓷力學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)影響非常大。目前,絕大部分先進(jìn)陶瓷的晶粒大小約為1~10μm,如果晶粒的線(xiàn)度能夠降到0·01~0·1μm(10~100 nm),這時(shí),晶粒中將有10%~30%左右的原子處在晶粒的表面,即晶界上。此時(shí),晶粒和晶界的區(qū)別,晶粒內(nèi)原子排列嚴(yán)格有序的結(jié)晶狀態(tài)和晶界區(qū)域原子排列無(wú)序的非晶狀態(tài)之間的差別都變得模糊了。這就已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的陶瓷了,而是一種嶄新的陶瓷,我們稱(chēng)它為納米陶瓷(Nanoscopic Ceramics)。從先進(jìn)陶瓷發(fā)展到納米陶瓷是陶瓷發(fā)展過(guò)程中的第三次飛躍。納米陶瓷將給人們提供更新更好的材料。

2、納米陶瓷

2.1、納米陶瓷

在原有工作的基礎(chǔ)上,人們認(rèn)識(shí)到,材料的性能和它的晶粒尺寸關(guān)系極為密切,諸如強(qiáng)度、蠕變、硬度、電學(xué)性能、光學(xué)性能等,無(wú)一不與晶粒尺寸成一定的指數(shù)關(guān)系。以正方形的晶粒密堆積計(jì)算,當(dāng)晶界相的厚度約為晶粒長(zhǎng)度的45%時(shí),兩者的體積相當(dāng),晶界相的厚度是有限度的,一般為數(shù)個(gè)納米,這意味著晶粒尺寸減小時(shí),晶界相的相對(duì)體積增加,晶界相占整個(gè)體積的比例增大,晶界相的作用對(duì)整個(gè)性能的影響更為顯著。由于界面原子排列的無(wú)序狀態(tài),界面原子鍵合的不飽和

性都將引起材料物理性能上的變更,故當(dāng)晶粒尺寸小到一定程度時(shí),某些性能將會(huì)發(fā)生突變。如:由于晶粒尺寸的減小將使材料的力學(xué)性能有數(shù)量級(jí)的提高,同時(shí),由于晶界數(shù)量的大大增加,使可能分布于晶界處的第二相物質(zhì)的數(shù)量減小,晶界變薄使晶界物質(zhì)對(duì)材料性能的負(fù)影響減少到最低程度;晶粒的細(xì)化使材料不易造成穿晶斷裂,有利于提高材料的斷裂韌性;并且將有助于晶粒間的滑移,使材料具有塑性行為。因此,諸如高硬度、高強(qiáng)度和陶瓷超塑性的材料不斷出現(xiàn),若這些新型的陶瓷材料具有納米級(jí)水平顯微結(jié)構(gòu),即晶粒尺寸,晶界寬度,第二相分布,氣孔尺寸,缺陷尺寸等都限于100 nm量級(jí),則為納米陶瓷。

納米陶瓷是80年代中期發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)材料。由于它是界于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間研究領(lǐng)域,它的出現(xiàn)開(kāi)拓了人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的新層次,對(duì)材料的工藝,制備科學(xué),以至整個(gè)材料科學(xué)帶來(lái)了新的研究?jī)?nèi)涵。雖然,電子顯微鏡,包括掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡以及高分辨電鏡和分析電鏡等現(xiàn)代表征技術(shù)的發(fā)展,使人們能進(jìn)入到納米量級(jí)(10-9m)線(xiàn)度上來(lái)研究納米陶瓷中晶界的化學(xué)組分及顯微結(jié)構(gòu),但由納米材料所引起的諸如超微粉體學(xué),燒結(jié)動(dòng)力學(xué),各種摻入純物質(zhì)的納米陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)以及由此引起的物理性能的變化,都是當(dāng)今研究陶瓷的熱門(mén)話(huà)題,還有待于人們進(jìn)一步的研究。2.2、納米粉末的制備：

要制成納米陶瓷,主要包括兩大步驟:一是制取納米陶瓷粉,二是致密化成塊狀納米材料。納米粉的制備技術(shù)有氣相合成和凝聚相合成兩大類(lèi),再加上一些其它方法。

2.2.1、氣相合成:在惰性氣氛中,蒸發(fā)的單體凝結(jié)成原子團(tuán)。一般是先建立單體群,靠與冷惰性氣體原子碰撞來(lái)冷卻單體,靠單體累加或原子團(tuán)間的碰撞使原子團(tuán)生長(zhǎng)。這種合成法對(duì)制備納米陶瓷粉有下列優(yōu)點(diǎn):a)增強(qiáng)了低溫下的可燒結(jié)性,這主要是由于高的驅(qū)動(dòng)力和短的擴(kuò)散距

離所致。b)有相對(duì)高的純凈性和高的表面及晶粒邊界純度。c)這類(lèi)方法相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單,易于達(dá)到高速率生產(chǎn)。

爐源法:它是用以建立單體的最簡(jiǎn)單技術(shù),原料在坩堝中經(jīng)加熱直接蒸發(fā)生氣態(tài),以產(chǎn)生懸浮微?；驘熿F狀原子團(tuán)。越接近源,小原子團(tuán)的尺寸越均勻;遠(yuǎn)離源,原子團(tuán)變大,其粒徑分布變寬。離開(kāi)蒸發(fā)源到一定距離時(shí),原子團(tuán)達(dá)到極限粒徑該

特征距離值取決于惰性氣體的壓強(qiáng)和源的蒸發(fā)速率。原子團(tuán)極限粒徑將隨蒸發(fā)速率的加大和惰性氣體原子量的增大而增加。原子團(tuán)的平均粒徑可由改變蒸發(fā)速率以及蒸發(fā)室內(nèi)的惰性氣體的壓強(qiáng)來(lái)控制,粒徑可小至3~4nm。粒徑分布顯示對(duì)數(shù)正態(tài)分布,這種分布表明團(tuán)—團(tuán)聚結(jié)的特征。在惰性氣體中,加一種強(qiáng)制對(duì)流的氣流,可降低原子團(tuán)粒徑的平均值,其粒徑分布寬度亦趨窄。對(duì)高蒸氣壓的樣品,可用升華代替蒸發(fā)。例如MgO,在200Pa的He壓中,加熱到接近于1600℃(MgO的熔點(diǎn)為2850℃)。經(jīng)升華后,發(fā)現(xiàn)是缺氧的,但可將它暴露在引入真空室的氧氣氛下,而最終使其轉(zhuǎn)化成符合化學(xué)計(jì)量比的MgO。

爐源法可制備氧化物陶瓷粉。如要制備TiO2,可在He中蒸發(fā)金屬Ti來(lái)獲得,先制取松散的納米金屬粉,然后由引入到小室的氧氣進(jìn)行氧化,典型的氧壓為2kPa。實(shí)驗(yàn)證明,惰性氣體氣壓的控制不僅影響顆粒大小,有時(shí)也影響形成材料的物相。

用加熱生成單體,技術(shù)簡(jiǎn)單,但其局限性也很明顯,故只有少數(shù)幾種陶瓷材料如TiO2、CaF2等用該方法來(lái)制備納米粉。

濺射源法:DC和RF磁控濺射已成為薄膜生長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)方法,事實(shí)上它可適用于金屬、合金、半導(dǎo)體和陶瓷的沉積,理所當(dāng)然的也可用于納米陶瓷的制備。濺射源法的標(biāo)準(zhǔn)操作壓是10-2-10-1Pa,比爐源法所需的壓力范圍低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。除了其應(yīng)用性廣泛外,濺射源法比大多數(shù)熱蒸發(fā)技術(shù),尚有其它的優(yōu)點(diǎn):a)靠等離子電流工作,濺射條件是穩(wěn)定的,并易于控制。

b)與熱蒸發(fā)法相比,濺射反應(yīng)室壁的熱負(fù)荷要小得多。這樣就降低了室壁中的微粒排放,而使由微粒造成的雜質(zhì)結(jié)合的減少。商用磁控濺射裝置可用來(lái)制備7~50nm直徑的納米陶瓷分子團(tuán),已用磁控濺射研究了TiO2、ZrO2等陶瓷納米晶的生成。

熱等離子體合成法:把反應(yīng)劑注入高溫等離子體,伴隨著熱反應(yīng)氣體的快速淬火,在足夠低的溫度下納米粒子被合成,通過(guò)快速冷卻導(dǎo)致一個(gè)或更多個(gè)可沉淀樣品的成核。熱等離子體合成法對(duì)產(chǎn)生納米粒子是一個(gè)有效的方法,原因有以下幾點(diǎn):a)熱等離子體反應(yīng)器中的溫度常高,有利于注入反應(yīng)劑的完全溶解和快速反應(yīng)。這樣在反應(yīng)劑和最終產(chǎn)品的選擇上,允許明顯的化學(xué)可變性。b)熱等離子體的高能量密度使得能在相對(duì)緊縮的反應(yīng)器中,獲得高額的產(chǎn)量。c)等離子體合成過(guò)程

中可達(dá)高淬火速率,生產(chǎn)納米粒子就能獲得高過(guò)飽和度,還有可能合成感興趣的亞穩(wěn)相。從上述幾點(diǎn)考慮,熱等離子體合成是制取高溫納米陶瓷最有希望的途徑,例如碳化物、氮化物、硼化物等用該方法生產(chǎn)就較為容易。與其它高溫合成法比較,其缺點(diǎn)是等離子體反應(yīng)器更多的受加工條件中冷邊界層和不均勻性的影響,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量不利;以及由于高溫淬冷的不均勻性,導(dǎo)致粒子成核速率和粒徑分布相對(duì)來(lái)說(shuō)變化較大。為了改進(jìn)這些不足,提出一種等離子體膨脹過(guò)程?？客ㄟ^(guò)陶瓷襯砌的噴咀,等離子體進(jìn)行亞聲速膨脹,使不均勻的影響降到最小,膨脹提供了一種可控的等離子氣體動(dòng)力淬冷的方法。噴咀膨脹的構(gòu)想對(duì)粒子成核和生長(zhǎng)有利,且保持了等離子體加工過(guò)程的可量測(cè)性。與靠附加冷稀釋氣體進(jìn)行淬冷的方法相比,膨脹過(guò)程對(duì)淬冷條件的控制有明顯的優(yōu)勢(shì)。

熱解法:是指采用高溫先使反應(yīng)劑氣體的氣相分解,再產(chǎn)生所要組分原子的飽和蒸氣。熱解主要有兩種:激光熱解和火焰熱解。

激光熱解是將一種用惰性氣體為載體的流動(dòng)的反應(yīng)劑氣體用激光快速加熱,實(shí)現(xiàn)快速的,反應(yīng)劑氣體的氣相分解。當(dāng)分解物被載流氣體的原子(分子)碰撞而達(dá)到淬冷后,原子團(tuán)進(jìn)行成核和生長(zhǎng)。這種技術(shù)被廣泛用于合成Si3N4、SiC、Al2O3等納米陶瓷粉。對(duì)制取非金屬化合物,靠將乙烯加入氣體混合物以產(chǎn)生碳化物;靠將NH3加入以產(chǎn)生氮化物。激光熱解優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)加工,可用激光功率和反應(yīng)劑流率來(lái)控制產(chǎn)率。

另一種是火焰熱解,這是一種揮發(fā)性化合物如TiCl4或SiCl4在氫—氧焰中的反應(yīng),它導(dǎo)致生成彌散度較高的氧化物團(tuán),用于制取Al2O3、SiO2、Bi2O3、ZrO2和TiO2等。這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是高純、具有化學(xué)可變性,以及有合成混合氧化物的可能。

2.2.2 凝聚相合成:主要有下列三種方法。

離子性材料中的分解和沉淀反應(yīng):已被用于產(chǎn)生納米團(tuán),例如Mg(OH)2和MgCO3的分解產(chǎn)生具有大約2nm直徑的MgO分子團(tuán)。

Sol-gel法(溶膠—凝膠法):被用在各類(lèi)系統(tǒng)中產(chǎn)生小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2納米團(tuán)。要獲得納米結(jié)構(gòu),可引入具有最終平衡相結(jié)晶陶瓷的先驅(qū)物作為籽晶,進(jìn)行催化成核,在基體中引入晶核的目的是為了降低形成所需相的成核能。要制備包含一個(gè)或多個(gè)高蒸氣壓組分的化學(xué)計(jì)量比化合物,遇到一定的困難。如

要制備(BaPb)TiO3,嚴(yán)重的問(wèn)題就是由于高蒸氣壓組分鉛的損失,而該困難可由sol-gel法避免,與其它高溫方法比,該方法是在低溫下進(jìn)行的。

水熱反應(yīng):即水在高于沸點(diǎn)時(shí)的反應(yīng),已被用來(lái)合成納米團(tuán)。至今所用的兩種反應(yīng)是水熱沉淀和氧化,兩種反應(yīng)可產(chǎn)生水中的結(jié)晶狀金屬氧化物的懸浮物。已制成了簡(jiǎn)單氧化物(ZrO2,Al2O3、TiO2,MgO)以及混合氧化物(ZrO2-Y2O3,ZrO2-MgO、ZrO2-Al2O3、BaTiO3)等的10nm~100nm的納米團(tuán)。

其它方法主要有沉積方法,如CVD(化學(xué)氣相沉積)法,Ti和Si的氮化物和碳化物納米團(tuán)均可由此法生成。低溫球磨即在液氮中的高能球磨。舉例就Al基質(zhì)而言,可形成含有彌散的粒徑小于50nm的AlN納米團(tuán)。

塊狀納米陶瓷材料的獲得:從納米粉制成塊狀納米陶瓷材料,就是通過(guò)某種工藝過(guò)程,除去孔隙,以形成致密的塊材,而在致密化的過(guò)程中,又保持了納米晶的特性。

4、結(jié)束語(yǔ)

納米陶瓷作為一種新型高性能陶瓷,是近年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)全新的科學(xué)技術(shù),它將成為新世紀(jì)最重要的高新技術(shù),將越來(lái)越受到世界各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注。納米陶瓷的研究與發(fā)展必將引起陶瓷工業(yè)的發(fā)展與變革,以及引起陶瓷學(xué)理論上的發(fā)展乃至建立新理論體系,以適應(yīng)納米尺度的研究需要,使納米陶瓷材料具有更佳的性能以致使新的性能、功能的出現(xiàn)成為可能。我們期待著納米陶瓷在工程領(lǐng)域乃至日常生活中得到更廣泛的應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn) 李泉等·化學(xué)通報(bào),1995 2 杜偉壇,杜海清·無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),1996 3 Huang IR, Ling B, Jiang DL, TAN SH, ibid:569 4 張志琨等,科學(xué)通報(bào),1996 5 隋同波,王廷籍·硅酸鹽學(xué)報(bào),1993 6 雅菁,徐明霞等·材料研究學(xué)報(bào),1996 7 鄭秀華等.納米粉燒結(jié)特性及性能的影響.材料研究學(xué)報(bào),1996 戴金輝,葛兆明編.無(wú)機(jī)非金屬材料概論,哈爾濱:工業(yè)大學(xué)出版社, 1999 9 Tian Jie-Mo.J Am Ceram Soc, 1999 10 林宗壽主編.無(wú)機(jī)非金屬材料工學(xué).武漢:工業(yè)大學(xué)出版社,1999 11 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì).無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué).北京:科學(xué)出版社, 1997 12 施錦行.中南工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理與熱能工程系.1997

第三篇：納米涂層噴涂操作說(shuō)明..

8、U-Spray系列噴涂產(chǎn)品使用說(shuō)明

1.設(shè)備及材料要求：

使用說(shuō)明

以下為諾曼克U-Spray噴涂體系所需的設(shè)備及材料。（見(jiàn)圖1，圖2和圖3）? 筒式噴槍

? 雙筒式包裝噴涂材料 ? 流量限制器 ? 混合器/噴嘴 ? 諾曼克底漆

采用正確的表面預(yù)處理程序非常重要。為確保獲得最好的涂裝質(zhì)量和涂層表面效果，請(qǐng)嚴(yán)格按照程序的每一步進(jìn)行操作。同時(shí)需考慮到安全健康規(guī)范方面具體要求。

圖一： U-Spray膠槍

圖二：雙筒式包裝噴涂材料

圖三：諾曼克底漆

2.表面預(yù)處理：

諾曼克噴涂材料應(yīng)該在經(jīng)過(guò)恰當(dāng)預(yù)處理的，清潔，脫脂且干燥的基材表面上進(jìn)行涂裝作業(yè)。尖角以及拐角應(yīng)先加工處理成半徑不小于3mm的圓角。

金屬/塑料：采用噴鋼砂方式對(duì)基材表面進(jìn)行金屬白色化處理，使基材表面形成深度在50μm以上的錨紋，這樣有利于達(dá)到最好的粘接效果。詳細(xì)信息請(qǐng)參照諾曼克表面預(yù)處理手冊(cè)。以下規(guī)格的噴砂均可以達(dá)到預(yù)期效果： ? SSPC-SP5 ? Nace No.1 ? SSPC-SP10 ? Nace No.2

噴砂的媒介應(yīng)該為形狀不規(guī)則且具有棱角的材料如如渣絨，鋼砂等。這種噴砂媒介應(yīng)該能夠在基材表面處理出70到100μm厚的錨紋。

對(duì)于非關(guān)鍵部件，可以使用數(shù)控機(jī)床清洗方式對(duì)基材表面進(jìn)行預(yù)處理，如研磨和砂磨等均可以接受。

對(duì)于暴露在潮濕環(huán)境或表面沾有油、鹽及其他化學(xué)物質(zhì)的基材表面應(yīng)該按照以下預(yù)處理步驟以達(dá)到最好的粘接效果： ? 噴砂處理（初步凈化）? 蒸氣清潔（中和氯化氫）? 火焰處理（干燥處理）? 噴砂（表面粗燥化）? 真空清洗（去除灰塵）? 脫脂（實(shí)現(xiàn)最終凈化）

鑄鋼件，不銹鋼鑄件，鑄鐵件及灰口鑄鐵件等基材：這些基材具有多孔性，表面很容易吸附油脂以及其他一些臟污。通過(guò)對(duì)這類(lèi)基材的加熱使油脂和臟污轉(zhuǎn)移到基材表面，然后再用溶劑清洗去除掉這些油脂和臟污。此步驟處理完后請(qǐng)立即按照上面的步驟進(jìn)行噴砂處理。如果金屬表面出現(xiàn)一些暗淡的區(qū)域，這就說(shuō)明在這些區(qū)域仍然存在油脂或臟污。此時(shí)需要再對(duì)基材進(jìn)行加熱然后清洗，噴砂，直到被預(yù)處理的基材表面呈現(xiàn)出一致的顏色。

合成橡膠/聚氨酯類(lèi)基材：這類(lèi)基材表面需要先進(jìn)行粗化，建議使用低速（轉(zhuǎn)速低于2000RPM）砂磨機(jī)，砂磨材料可以使用粒子精度為16,36,26,或50的氧化鋁砂紙。砂磨機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)快可能會(huì)導(dǎo)致基材表面過(guò)熱進(jìn)而影響到粘接效果。同樣可以使用其他一些方法對(duì)此類(lèi)基材表面進(jìn)行粗化處理，如將硬毛刷安裝到電鉆、砂磨盤(pán)以及上對(duì)其它一些在橡膠輪胎行業(yè)用于修理輪胎的鉆床配件上對(duì)基材表面進(jìn)行打磨。

現(xiàn)行混凝土材質(zhì)：先去除基材表面涂料等殘余，然后用油質(zhì)黏結(jié)劑去除殘?jiān)?、油脂等，接著用水或者清潔劑的蒸汽清洗基材表面；之后采用機(jī)械方式粗化表面；最后用水沖洗基質(zhì)表面來(lái)去除清潔劑殘余。讓混凝土結(jié)構(gòu)表面有足夠時(shí)間干燥，進(jìn)行噴涂作業(yè)前水分殘余需低于3%。

新型混凝土材質(zhì)：至少允許涂層有28天的時(shí)間進(jìn)行固化。需要對(duì)表面進(jìn)行濕度測(cè)量以確保基材表面的殘余水分低于3%。去除表面松弛的顆粒和混凝土泥漿。然后用機(jī)械方式粗化基材表面并進(jìn)行除塵操作。在此種混凝土結(jié)構(gòu)及才上U-Spray涂層的厚度應(yīng)不低于1.5mm.3.清洗/脫脂

必要時(shí)可以使用諾曼克NR-MC或NR-TR溶劑型脫脂劑對(duì)基材表面進(jìn)行脫脂和清潔操作。也可以使用其它非油性脫脂劑如二氯乙烯，三氯乙烯，丁酮以及丙酮。噴涂前需確?；谋砻嫱耆苫?。

最好的清潔方式是采用真空清掃或粉刷對(duì)基材表面進(jìn)行預(yù)處理。禁止使用非真空的方式進(jìn)行清掃因?yàn)檫@樣只會(huì)使表面的粉塵和臟污變的更多。

4.底漆

硬質(zhì)表面：對(duì)于在金屬、不銹鋼、鋁制品、GRP（玻璃鋼）、聚酯薄膜、環(huán)氧樹(shù)脂、混凝土以及木制等基材上的噴涂可以使用NR-9500做底漆。噴涂前請(qǐng)將底漆充分搖晃均勻。嚴(yán)格按照材料制造商說(shuō)明進(jìn)行NR-9500的配比（詳見(jiàn)NR-9500數(shù)據(jù)表）。NR-9500可以采用噴涂法、刷漆法、浸漆法等涂裝方式在預(yù)處理過(guò)的基材表面涂裝25-50μm厚的涂層。刷除所有的流平，滴溜以及殘留物質(zhì)。典型噴涂面積為60-70克/m2。

在進(jìn)行U-Spray噴涂前，允許底漆在21℃的溫度條件下有1-12個(gè)小時(shí)的固化時(shí)間。

底漆的噴涂需要采用低氣壓噴槍?zhuān)ㄖ亓π蛧姌專(zhuān)炜趶酱蠹s為3mm，氣壓大約為138MPa）.噴涂需要選擇一種風(fēng)度大小恰好合適的風(fēng)扇。否則涂層表面會(huì)形成粉狀層，此粉狀層一般比較難去除，因?yàn)槠渲荒茉诘灼嵬繉痈稍锖筮M(jìn)行下道涂裝操作前才能用丁酮溶劑來(lái)擦除。

禁止在NR-9500涂層上再次噴涂NR-9500。如果涂層放置時(shí)間超過(guò)21℃溫度條件下要求的12個(gè)小時(shí)，請(qǐng)使用丁酮溶劑來(lái)恢復(fù)涂層的活性。清洗后請(qǐng)立即進(jìn)行U-Spray噴涂操作。也可以在噴涂前重新進(jìn)行噴砂，清洗，再次噴涂底漆這個(gè)程序來(lái)解決放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。

軟質(zhì)表面：對(duì)于彈性材料，在進(jìn)行U-Spray進(jìn)行涂裝前需要進(jìn)行特殊專(zhuān)業(yè)化的考量。進(jìn)行此類(lèi)材料涂裝前請(qǐng)聯(lián)系諾曼克公司以便獲得技術(shù)支持。

具有極性的塑膠材料：PE、PP、POM和相關(guān)塑膠材料在噴涂底漆前需要先進(jìn)行熱沖擊處理。建議進(jìn)行此類(lèi)基材涂裝前請(qǐng)聯(lián)系諾曼克公司以便獲得技術(shù)支持。

5.筒式噴槍

安全提示：諾曼克U-Spray噴涂產(chǎn)品均在高壓條件下存儲(chǔ)。使用時(shí)請(qǐng)佩戴合適的眼，手及皮膚防護(hù)裝備。相見(jiàn)材料安全數(shù)據(jù)表。

首先，在不安裝材料筒的條件下檢查噴槍的所有功能。利用可以快速連接的耦合器將噴槍與壓縮空氣連接。建議使用的空氣壓力為6Bar。操作前應(yīng)先確保壓縮

空氣中不含有水和油類(lèi)物質(zhì)。

觸發(fā)器：（在流量調(diào)節(jié)器打開(kāi)狀態(tài)下）用于開(kāi)啟槍內(nèi)噴涂材料的供應(yīng)。在筒內(nèi)噴涂材料被耗前，噴槍壓料柱塞會(huì)和噴涂材料一直保持平行流動(dòng)。（圖4）反轉(zhuǎn)按鈕：如果同時(shí)按下”反轉(zhuǎn)按鈕”和”觸發(fā)器“了兩個(gè)按鈕，噴槍壓料柱塞將改為向原來(lái)移動(dòng)方向相反的方向移動(dòng)。這時(shí)可以將用盡的噴涂材料筒取下。請(qǐng)勿用手直接扳動(dòng)噴槍壓料柱塞（見(jiàn)圖5）。

圖4 觸發(fā)器 圖5：反轉(zhuǎn)按鈕 圖6：流量控制器

噴涂材料流量調(diào)節(jié)器：循環(huán)流量調(diào)節(jié)器的指針在噴槍的尾部（將圖6），用于控制筒內(nèi)涂料流出的速度。順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)調(diào)節(jié)器增大流量速度，反時(shí)針?lè)较蚪档土魉?。初次使用諾曼克U-Spray的人員在開(kāi)始時(shí)應(yīng)選擇較慢的流速。噴涂材料流量調(diào)節(jié)器對(duì)于流量的調(diào)節(jié)存在一定的滯后時(shí)間。

供氣調(diào)節(jié)器：作業(yè)員可以通過(guò)調(diào)整供氣調(diào)節(jié)器來(lái)控制輸送到U-Spray噴涂系統(tǒng)頂端的空氣量。這些空氣用來(lái)霧化和噴射U-Spray噴涂材料。通過(guò)對(duì)供氣調(diào)節(jié)器的設(shè)置來(lái)控制噴涂模式以及霧化粒子的大小。噴涂需要使用的噴涂模式?jīng)Q定供氣調(diào)節(jié)器的設(shè)定。大多數(shù)情況下供氣調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)約一周就可以達(dá)到理想的效果。調(diào)節(jié)器允許的空氣量越高，霧化的粒子就越精細(xì)。太高的空氣壓強(qiáng)以及過(guò)細(xì)的霧化粒子會(huì)導(dǎo)致過(guò)噴以及材料浪費(fèi)等問(wèn)題。建議將空氣量調(diào)節(jié)到一個(gè)較好的平衡水平，這樣不僅可以確保較好的供氣模式和散熱效果，而且可以最小化材料的浪費(fèi)。關(guān)閉供氣調(diào)節(jié)器時(shí)，其分配器還可以被用來(lái)做澆鑄成型和注射成型。（見(jiàn)右圖）

圖7：空氣控制器 6.噴涂材料筒

根據(jù)噴涂基材的不同，諾曼克U-Spray噴涂材料可以在室溫下或者在加熱的情況進(jìn)行噴涂作業(yè)。大體而言，LVHS系列涂裝產(chǎn)品需要先進(jìn)行加熱以降低其粘度，這樣才能獲得平滑的涂層。而對(duì)于GL和聚脲噴涂產(chǎn)品則在只需在室溫下進(jìn)行噴涂操作即可，因?yàn)樗鼈兊某跏颊扯容^低。LVHS系列材料的加熱根據(jù)微波爐耗電瓦數(shù)的不同加熱時(shí)間在1.5至3分鐘之間。最好使用旋轉(zhuǎn)可調(diào)式微波爐對(duì)油漆進(jìn)行加熱，因?yàn)樗欣谑雇苛汐@得均一的溫度。當(dāng)然也可以使用不旋轉(zhuǎn)式微波爐，在加熱過(guò)程中需要對(duì)噴涂材料筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。對(duì)于油漆已經(jīng)被使用了一部分的，噴涂材料筒應(yīng)該適當(dāng)減少加熱時(shí)間以防止油漆過(guò)熱。同樣，您也可以使用溫度控制在50℃到60℃之間。

謹(jǐn)防皮膚燒傷！

請(qǐng)勿將U-Spray筒裝噴涂材料過(guò)度加熱。過(guò)熱可能會(huì)導(dǎo)致塑膠桶融化并噴射出極度高溫材料。對(duì)于過(guò)度加熱后的噴涂材料筒，請(qǐng)給予足夠的冷卻時(shí)間以后再進(jìn)行下一步的操作處理。

較大的噴涂材料筒內(nèi)會(huì)存在一個(gè)可視的空氣泡。通過(guò)此空氣泡的流速來(lái)確定黏糊狀的涂料是否完全液化。在反復(fù)倒轉(zhuǎn)噴涂材料筒的過(guò)程中觀察空氣泡是否能正常無(wú)阻礙的向上移動(dòng)。

為確保加熱后涂料得到均勻分散，請(qǐng)反復(fù)翻轉(zhuǎn)噴涂材料筒十次左右并檢查材料流動(dòng)狀況。拉開(kāi)筒上的橘色運(yùn)輸保護(hù)蓋，（圖8）然后將筒上的兩個(gè)半月形密封蓋從噴涂材料筒上取下。(圖9)

圖8：橘色運(yùn)輸保護(hù)蓋 圖9：半月形密封蓋

此時(shí)筒應(yīng)一直保持垂直狀態(tài)以防涂料的兩個(gè)部分混合到一起。

安裝流量控制器，安裝后需確保筒上的兩個(gè)開(kāi)口完全一致。（圖10）將混合器/噴嘴安裝到筒上，用鉗子和鑷子緩慢的擰緊蓋形螺母（圖11）。如果蓋行螺母沒(méi)有完全擰緊，在螺紋處就有可能出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，泄漏的涂料掉到涂層表面就會(huì)導(dǎo)致涂裝缺陷的出現(xiàn)。如果蓋型螺母擰的過(guò)緊，就有可能會(huì)由于扭力而損壞噴涂材

料筒（當(dāng)然這種可能性不是很大）。

圖10：流量控制器 圖11：蓋形螺母

在擰蓋行螺母的時(shí)候，需要留意材料不會(huì)流到混合器/噴嘴內(nèi)。材料中的任何一種成分如果在此時(shí)進(jìn)入到混合器/噴嘴中都會(huì)迅速反應(yīng)并固化，進(jìn)而導(dǎo)致噴嘴阻塞。7.涂裝作業(yè)

噴涂設(shè)備安裝：完全倒轉(zhuǎn)噴槍壓料柱塞。噴涂材料筒加熱以后立即安裝到噴槍上，較大的筒安裝到較大的柱塞上，較小的安裝到較小的柱塞上。安裝時(shí)需要格外小心，這樣才能確保筒上的柱塞滑動(dòng)到噴槍的柱塞上（圖12），同時(shí)可以避免將筒的柱塞壓到筒內(nèi)。將供氣調(diào)節(jié)器連接頭上（圖13）的透明供氣軟管，連接到混合器/噴嘴頂端（圖14，15）。慢慢的打開(kāi)流量調(diào)節(jié)器和供氣調(diào)節(jié)器的閥門(mén)。

圖12：滑動(dòng)圖示 圖13：供氣軟管

圖14： 噴嘴 圖15：供氣軟管

氣泡的清除：噴涂材料A、B兩組分內(nèi)的氣體應(yīng)該分開(kāi)清除。由于噴涂材料筒的特殊結(jié)構(gòu)，如果這兩組分涂料內(nèi)的氣體不分開(kāi)清除，那么空氣清除動(dòng)作完成以后，其中的一個(gè)筒或者兩個(gè)筒內(nèi)仍然有存在空氣的可能性。如果氣體未完全清除，這些氣體就會(huì)將部分涂料送至混合器處，進(jìn)而噴涂作業(yè)中會(huì)噴涂出一些正常比率以外的一些額外涂料。如果存在這種情況請(qǐng)不要將噴槍對(duì)準(zhǔn)待涂裝的基材表面，也請(qǐng)勿向上豎直持槍按觸發(fā)器（圖16）。應(yīng)該持槍略指斜上方，將涂料A或B組份傾斜至噴槍的下方并進(jìn)行噴射，這樣才能使氣泡完全射出（圖17）。同樣方法將材料的另一部分傾斜至噴槍下方并進(jìn)行噴射以去除另一部分材料中可能存在的氣泡（圖18）。將全部多余氣體出去以后，請(qǐng)檢查并確保在噴槍混合氣頂端充滿(mǎn)了噴涂材料，不再存在任何氣體。筒內(nèi)以及混合器頂端的氣體未清除干凈會(huì)導(dǎo)致噴涂時(shí)出現(xiàn)過(guò)比率混合現(xiàn)象。

檢查透明的混合器確定涂料的兩個(gè)部分（無(wú)色部分和有色部分）可以均勻的流動(dòng)，如均勻流動(dòng)則說(shuō)明混合后的涂料達(dá)到了均一混合的效果。

圖16：請(qǐng)勿豎直放置 圖17：空氣清除方式 圖18：空氣清除方式

噴涂參數(shù)調(diào)整：通過(guò)調(diào)整空氣調(diào)節(jié)器和噴涂材料流量調(diào)節(jié)器來(lái)獲得需要的噴涂參數(shù)以及涂層表面效果。一旦上述調(diào)節(jié)后的參數(shù)達(dá)到了您滿(mǎn)意的效果，繼續(xù)按著觸發(fā)器并立即向所要噴的基材表面進(jìn)行噴涂作業(yè)。

涂裝作業(yè)：涂裝過(guò)程中最重要的一點(diǎn)就是在整個(gè)過(guò)程中不能出現(xiàn)中途間斷的現(xiàn)象，即在噴涂結(jié)束或者材料筒內(nèi)的涂料被用完前不能放開(kāi)觸發(fā)器。噴涂完成后的操作請(qǐng)參照本說(shuō)明中“工作結(jié)束”中的解釋。一旦在作業(yè)中間出現(xiàn)中斷，需要立即放棄正在作業(yè)的涂層而重新進(jìn)行噴涂作業(yè)。

噴涂作業(yè)前應(yīng)先使用噴槍進(jìn)行試噴，直到噴槍噴射出的蒸汽變得穩(wěn)定并且確信不會(huì)再出現(xiàn)問(wèn)題之后才能在最終需要噴涂的基材表面進(jìn)行作業(yè)。任何噴涂材料如果在使用過(guò)程中經(jīng)常中斷都會(huì)導(dǎo)致堵塞噴涂管道等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致噴涂失敗以及涂層起泡等現(xiàn)象的出現(xiàn)。如果噴涂過(guò)程中中斷時(shí)間超過(guò)一分鐘，噴涂材料就會(huì)在混合器/噴嘴處發(fā)生反應(yīng)，這時(shí)需要更換混合器和流量控制器。

涂裝結(jié)束：在筒內(nèi)材料快要用盡時(shí)放開(kāi)觸發(fā)器并關(guān)閉供氣調(diào)節(jié)器。請(qǐng)勿將筒內(nèi)所有材料用完，一般需在筒內(nèi)留有3mm左右深的材料，否則可能會(huì)導(dǎo)致材料配比失敗，進(jìn)而導(dǎo)致噴涂失敗。

8.噴涂技巧

在未達(dá)到要求的涂層厚度以前，需要一道涂層緊接著一道涂層的進(jìn)行噴涂作業(yè)。垂直表面上噴涂的每道/每層涂層的厚度應(yīng)確保在0.3mm左右，這樣的厚度能夠防止出現(xiàn)流平及涂料松弛物。噴涂材料會(huì)在一分鐘內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，超過(guò)這個(gè)時(shí)間材料就不會(huì)再流動(dòng)，這時(shí)就可以進(jìn)行后面涂層的噴涂作業(yè)。為確保涂料充足均勻的噴涂在基材表面上，噴涂中請(qǐng)?zhí)貏e留意拐角和角落區(qū)域。在不同涂層之間的等待時(shí)間不能超過(guò)15分鐘。參照本說(shuō)明第10部分關(guān)于“超時(shí)間噴涂”的說(shuō)明。

第四篇：課程論文 納米陶瓷

課程論文

學(xué)生姓名：

王園園

學(xué)號(hào)：20130540

學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院

專(zhuān)業(yè)年級(jí)：材料化學(xué)2013級(jí)

題目：納米陶瓷的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

指導(dǎo)教師：李萬(wàn)千老師

評(píng)閱教師：

2015年5月

目錄

摘要....................................................................................................3 Abstract.............................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.前言.............................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.納米陶瓷的概念及其發(fā)展..........................................................5 3.納米陶瓷的制備..........................................................................7 3．1納米陶瓷粉體的物理法制備.............................................7 3．2納米陶瓷粉體的化學(xué)法制備.............................................8 4.納米陶瓷粉體的表征................................................................10 4．1化學(xué)成分表征...................................................................10 4．2晶態(tài)表征...........................................................................11 4．3顆粒度表征.......................................................................11 4．4團(tuán)聚體表征.......................................................................12 5.納米陶瓷的性能........................................................................12

5．1納米陶瓷的致密化...........................................................12 5．2納米陶瓷的力學(xué)性能.......................................................13 6.納米陶瓷的應(yīng)用及其展望........................................................13 7.參考文獻(xiàn)……………………………………………………… 12 摘要

20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的納米陶瓷，對(duì)陶瓷材料的性能產(chǎn)生了重要的影響，為陶瓷材料的利用開(kāi)拓了一個(gè)新的領(lǐng)域，已成為材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。綜述了納米陶瓷材料近年來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用，重點(diǎn)論述了納米陶瓷的制備、性能及應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)納米陶瓷的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

Abstract Nanometer ceramics which are developed in the mid-eighties of the twentieth century have an important affect on the properties of ceramic materials.They have formed promising fields for the utilization of materials which has been one of the most popular fields of material research.The preparation and characterization of nanometer ceramic powders and the properties and application of nanometer ceramics are summarized.The future developments of nanometer ceramics were discussed.4 1.前言

納米陶瓷是一類(lèi)顆粒直徑界于1到100nm之間的多晶體燒結(jié)體。每個(gè)單晶顆粒的直徑非常小，例如，當(dāng)單晶顆粒直徑為5nm時(shí)，材料中的界面的體積約為總體積的50%，特就是說(shuō)，組成材料的原子有一半左右分布在界面上，這樣就減少了材料內(nèi)部晶體和晶界的性質(zhì)差異，使得納米陶瓷具有許多特殊的性質(zhì)[1]。納米功能陶瓷是指通過(guò)有效的分散復(fù)合而使異質(zhì)相納米顆粒均勻彌散地保留于陶瓷基質(zhì)結(jié)構(gòu)中而得到的復(fù)合材料，當(dāng)其具有某種特殊功能時(shí)便稱(chēng)之為納米功能陶瓷。納米功能陶瓷的性能是和其特殊的微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的，它的性能不僅取決于納米材料本身的特性，還取決于納米材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)[2]。

納米陶瓷是納米科學(xué)技術(shù)的重要分支,是納米材料科學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。納米陶瓷的研究是當(dāng)前陶瓷材料發(fā)展的重大課題之一。陶瓷是一種多晶體材料,是由晶粒和晶界所組成的燒結(jié)體,由于工藝上的原因,很難避免材料中存在氣孔和微小裂紋。決定陶瓷材料性能的主要因素有:組成和顯微結(jié)構(gòu),即晶粒、晶界、氣孔或裂紋的組合性狀,其中最主要的是晶粒尺寸問(wèn)題,晶粒尺寸的減小將對(duì)陶瓷材料的力學(xué)性能產(chǎn)生重大影響。圖1是陶瓷晶粒尺寸強(qiáng)度的關(guān)系圖。

圖1中的實(shí)線(xiàn)部分是現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到的,而延伸的虛線(xiàn)部分是希望達(dá)到的。從圖1中可見(jiàn),晶粒尺寸的減小將使材料的力學(xué)性能有數(shù)量級(jí)的提高,同時(shí)由于晶界數(shù)量的大大增加,使可能分布于晶界處的第二相物質(zhì)的數(shù)量減小,晶界變薄使晶界物質(zhì)對(duì)材料性能的負(fù)影響減少到最低程度;其次晶粒的細(xì)化使材料不易造成穿晶斷裂,有利于提高材料的斷裂韌性；再次,晶粒的細(xì)化將有助于晶粒間的滑移,使材料具有塑性行為。納米材料的問(wèn)世將使材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性大大提高。納米陶瓷由于是介于宏觀和微觀原子、分子的中間研究領(lǐng)域,它的出現(xiàn)開(kāi)拓了人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的新層次,將給傳統(tǒng)陶瓷工藝、性能及陶瓷學(xué)的研究帶來(lái)更多更新的科學(xué)內(nèi)涵。

2.納米陶瓷的概念及其發(fā)展

所謂納米陶瓷,是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材

料,也就是說(shuō)晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。陶瓷材料的脆性大、不耐熱沖擊、不均勻、強(qiáng)度差、可靠性低、加工困難等缺點(diǎn)大大地限制了陶瓷的應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用,希望以納米技術(shù)來(lái)克服陶瓷材料的這些缺點(diǎn),如降低陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。因此納米陶瓷被認(rèn)為是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑[3]。同時(shí),納米陶瓷也為改善陶瓷材料的燒結(jié)性和可加工性提供了一條嶄新的途徑。

正是由于納米科學(xué)和陶瓷工藝學(xué)的發(fā)展與完善,使納米陶瓷概念的提出有了理論基礎(chǔ)。再加之研究手段和設(shè)備的進(jìn)步,比如電子顯微鏡,透射電子顯微鏡以及高分辨電鏡和分析電鏡等現(xiàn)代表征技術(shù)的發(fā)展,使納米陶瓷的研究、分析成為可能。另外由于納米材料的特殊性能,其與陶瓷材料結(jié)合不僅可以提高陶瓷本身一些重要的性能,而且也克服了陶瓷的缺點(diǎn)——脆性、熱沖低等,使納米陶瓷有了發(fā)展的空間與必要。在這種情況下,科研工作者在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始了納米陶瓷的研究,并且逐步取得了一些重要得成果。1987年,德國(guó)的Karch等首次報(bào)道了所研制得納米陶瓷具有高韌性與低溫超塑性行為。目前,各國(guó)都相繼加大了對(duì)納米陶瓷研究的力度,以便能使傳統(tǒng)的性能優(yōu)良的陶瓷材料與新興的納米科技結(jié)合,從而產(chǎn)生“1+1>2”的效果,使納米陶瓷具有更高的特殊的使用性能,將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防保護(hù)等領(lǐng)域必然會(huì)取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。雖然納米陶瓷的研究時(shí)間還不長(zhǎng),許多理論尚未清楚,但經(jīng)過(guò)各國(guó)工作者的辛勤努力,在納米陶瓷研究方面還有許多成果,無(wú)論是對(duì)納米陶瓷的制備工藝還是性能都有

很大的提高。例如,美國(guó)的“Morton International's Advanced Materials Group”公司開(kāi)發(fā)了一條生產(chǎn)SiC陶瓷的革命性工藝——CVD原位一步合成納米陶瓷工藝。我國(guó)的科研工作者對(duì)該工藝進(jìn)行了研究,也取得了一些成果[4]。

3.納米陶瓷的制備

3．1納米陶瓷粉體的物理法制備

目前物理方法制備清潔界面的納米粉體及固體的主要方法之一是惰性氣體冷凝法[5]。制備過(guò)程為:在真空蒸發(fā)室內(nèi)充入低壓惰性氣體，加熱金屬或化合物蒸發(fā)源，由此產(chǎn)生的原子霧與惰性氣體原子碰撞而失去能量，凝聚而成納米尺寸的團(tuán)簇并，在液氮冷卻棒上聚集起來(lái)，最后得到納米粉體。其優(yōu)點(diǎn)是可在體系中加置原位壓實(shí)裝置，即可直接得到納米陶瓷材料。1987年美國(guó)Argonne實(shí)驗(yàn)室的Siegles采用此方法成功地制備了TiO2納米陶瓷粉體，粉體粒徑為5～20nm。此方法的缺點(diǎn)是裝備巨大，設(shè)備投資昂貴不，能制備高熔點(diǎn)的氮化物和碳化物粉體，所得粉體粒徑分布范圍寬[5，6]。

還有一種方法叫高能機(jī)械球磨法，就是通過(guò)無(wú)外部熱能供給，干的高球磨過(guò)程制備納米粉體。它除了可用來(lái)制備單質(zhì)金屬納米粉體外，還可通過(guò)顆粒間的固相反應(yīng)直接合成化合物粉體，如金屬碳化物、氟化物、氮化物、金屬-氧化物復(fù)合粉體等。近年來(lái)通過(guò)對(duì)高能機(jī)械球磨過(guò)程中的氣氛控制和外部磁場(chǎng)的引入，使得這一技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)

展。該方法操作簡(jiǎn)單、成本低。中科院上海硅酸鹽研究所的姜繼森等報(bào)導(dǎo)了在高性能球磨的作用下，通過(guò)α-Fe2O3和ZnO及NiO粉體之間的機(jī)械化學(xué)反應(yīng)合成Ni-Zn鐵氧體納米晶的結(jié)果[7]。此外還有機(jī)械粉碎、火花爆炸等其它物理制備方法。

3．2納米陶瓷粉體的化學(xué)法制備

濕化學(xué)法制備工藝主要適用于納米氧化物粉體，它主要通過(guò)液相來(lái)合成粉體。這種方法具有苛刻的物理?xiàng)l件、易中試放大、產(chǎn)物組分含量可精確控制，可實(shí)現(xiàn)分子/原子尺度水平上的混合等特點(diǎn)，可制得粒度分布窄、形貌規(guī)整的粉體。但采用液相法合成的粉體可能形成嚴(yán)重的團(tuán)聚，直接從液相合成的粉體的化學(xué)組成和相組成往往不同于設(shè)計(jì)要求，因此需要采取一定形式的后處理。

它包括沉淀法。該法是在金屬鹽溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯﹣?lái)得到陶瓷前驅(qū)體沉淀物，再將此沉淀物煅燒成納米陶瓷粉體。根據(jù)沉淀的方式可分為直接沉淀法、共沉淀法和均勻沉淀法。為了避免沉淀法制備粉體過(guò)程中形成嚴(yán)重的硬團(tuán)聚，往往在其過(guò)程中引入冷凍干燥、超臨界干燥、共沸蒸餾等技術(shù)手段,取得了較好的效果。沉淀法操作簡(jiǎn)單，成本低，但易引進(jìn)雜質(zhì)，難以制得粒徑小的納米粉體。上海硅酸鹽研究所以共沉淀-共沸蒸餾法制得了納米氧化鋯粉體，試驗(yàn)中的共沸蒸餾技術(shù)有效地防止了硬團(tuán)聚的形成，制得的氧化鋯粉體具有很高的燒結(jié)活性[8]。

溶膠-凝膠法。該法是指在水溶液中加入有機(jī)配體與金屬離子形

成配合物，通過(guò)控制pH值、反應(yīng)溫度等條件讓其水解、聚合，歷經(jīng)溶膠-凝膠途徑而形成一種空間骨架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)脫水焙燒得到目的產(chǎn)物的一種方法。溶膠-凝膠工藝被廣泛應(yīng)用于制備均勻高活性超細(xì)粉體，起始材料通常都是金屬醇鹽。圖2為溶膠-凝膠法的制備流程圖。

圖2 溶膠-凝膠法制備流程

圖2中用金屬醇鹽溶膠-凝膠制備PZT系列超微粉[9]。也有不用醇鹽的，哈爾濱工業(yè)大學(xué)以硝酸氧鋯代替鋯的醇鹽用溶膠-凝膠法同樣合成了PZT納米粉[10]。另外，以廉價(jià)的無(wú)機(jī)鹽為原料，采用溶膠-凝膠法結(jié)合超臨界流體干燥制備了納米級(jí)的TiO2[11]。

噴霧熱解法。該法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中，此時(shí)立即引起溶劑的蒸發(fā)和金屬鹽的熱分解，隨后因過(guò)飽和而析出固相，從而直接得到氧化物納米陶瓷粉體，或者是將溶液噴入高溫氣氛中干燥，然后再進(jìn)行熱處理形成粉體。形成的顆粒大小與噴霧工況參數(shù)有很大的關(guān)系。采用此方法制得的顆粒，通常情況下是空心的。通過(guò)仔

細(xì)選擇前驅(qū)物種類(lèi)、溶液的濃度及加熱速度，也可制得實(shí)心顆粒。水熱法。該法是指在密閉的壓力窗口容器中，以水為溶劑制備材料的一種方法。近十幾年來(lái)在陶瓷粉體制備方面取得了相當(dāng)好的成果[12]。同時(shí)，水熱法陶瓷粉體制備技術(shù)也有了新的改進(jìn)和發(fā)展。如將微波技術(shù)引入水熱制備系統(tǒng)的微波水熱法。反應(yīng)電極埋弧也是水熱法制備納米陶瓷粉體的新技術(shù)，這種方法是將兩塊金屬電極浸入到能與金屬反應(yīng)的電解質(zhì)流體中，電解質(zhì)一般采用去離子水，借助低電壓、大電流在電極間產(chǎn)生電火花提供局部區(qū)域內(nèi)短暫的、極高的溫度和壓力，導(dǎo)致電級(jí)和周?chē)娊赓|(zhì)流體的蒸發(fā)，并沉淀在周?chē)碾娊赓|(zhì)溶液中。此外，用有機(jī)溶劑代替水作為反應(yīng)介質(zhì)的溶劑熱反應(yīng)，在陶瓷粉體制備中也表現(xiàn)出良好的前景。

此外，還有化學(xué)氣相法，它又包括化學(xué)氣相沉積法(CVD)，激光誘導(dǎo)氣相沉積法(LICVD)，等離子體氣相合成法(PCVD法)等方法，在此不一一介紹。

4.納米陶瓷粉體的表征

4．1化學(xué)成分表征

化學(xué)組成是決定粉體及其制品性質(zhì)的最基本因素，除了主要成分外，次要成分、添加劑、雜質(zhì)等對(duì)其燒結(jié)及制品性能往往也有很大關(guān)系，因而對(duì)粉體化學(xué)組成的種類(lèi)、含量，特別是微量添加劑、雜質(zhì)的含量級(jí)別及分布進(jìn)行檢測(cè)，是十分重要和必要的?；瘜W(xué)組成的表征方

法有許多種，主要可分為化學(xué)反應(yīng)分析法和儀器分析法?；瘜W(xué)分析法具有足夠的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)于化學(xué)穩(wěn)定性好的粉體材料來(lái)說(shuō)，經(jīng)典化學(xué)分析方法則受到限制。相比之下，儀器分析則顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。如采用X射線(xiàn)熒光(XPFS)和電子探針微區(qū)分析法(EPMA)，可對(duì)粉體的整體及微區(qū)的化學(xué)成分進(jìn)行測(cè)試，而且還可與掃描電子光譜(AES)、原子發(fā)射光譜(AAS)結(jié)合對(duì)粉體的化學(xué)成分進(jìn)行定性及定量分析;采用X光電子能譜法(XPS)分析粉體的化學(xué)組成并分析結(jié)構(gòu)、原子價(jià)態(tài)等與化學(xué)鍵有關(guān)的性質(zhì)[13]。

4．2晶態(tài)表征

X射線(xiàn)衍射(XRD)仍是目前應(yīng)用最廣、最為成熟的一種粉體晶態(tài)的測(cè)試方法。此外，電子衍射(ED)法還可用于粉體物相、粉體中個(gè)別顆粒直至顆粒中某一區(qū)域的結(jié)構(gòu)分析;用高分辨率電子顯微分析(HREM)、掃描隧道顯微鏡(STM)分析粉體的空間結(jié)構(gòu)和表面微觀結(jié)構(gòu)。

4．3顆粒度表征

在納米陶瓷粉體顆粒度測(cè)試中,透射電子顯微鏡是最常用、最直觀的手段。但是,如粉體顆粒不規(guī)則或選區(qū)受到局限等,均會(huì)給測(cè)量造成較大的誤差。常見(jiàn)的粉體顆粒測(cè)試手段還有X射線(xiàn)離心沉降法(測(cè)量范圍為0.01～5μm)、氣體吸附法(測(cè)量范圍0.01～10μm)、X射線(xiàn)小角度散射法(測(cè)量范圍為0.001～0.2μm)、激光光散射法(測(cè)量范圍0.002～2μm)等[14]。

4．4團(tuán)聚體表征

團(tuán)聚體的性質(zhì)可分為團(tuán)聚體的尺寸、形狀、分布、含量,氣孔率、氣孔尺寸及分布,密度,內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu),強(qiáng)度,團(tuán)聚體內(nèi)一次顆粒之間的鍵和性質(zhì)等。目前常用的團(tuán)聚體表征方法主要有顯微結(jié)構(gòu)觀察法、素坯密度-壓力法以及壓汞法等。

5.納米陶瓷的性能

5．1納米陶瓷的致密化

超細(xì)粉末的應(yīng)用引起了燒結(jié)過(guò)程中的新問(wèn)題，納米粉末的巨大表面積，使得材料的燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力亦隨之劇增，擴(kuò)散速率的增加以及擴(kuò)散路徑的縮短，大大加速了整個(gè)燒結(jié)過(guò)程，使得燒結(jié)溫度大幅度降低。例如:1nm的納米顆粒與1μm的微米級(jí)顆粒相比，其致密化速率將提高108。目前，上海硅酸鹽研究所通過(guò)對(duì)含Y2O3(3mol%)ZrO2納米粉末的致密化和晶粒生長(zhǎng)這兩個(gè)高溫動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究發(fā)現(xiàn):對(duì)顆粒大小為10～15nm的細(xì)粉末，其燒結(jié)溫度僅需1200～1250℃，密度達(dá)理論密度的98.5%，比傳統(tǒng)的燒結(jié)溫度降低近400℃。進(jìn)一步的研究表明:由于晶粒尺寸小，分布窄，晶界與氣孔的分離區(qū)減小以及燒結(jié)溫度的降低使得燒結(jié)過(guò)程中不易出現(xiàn)晶粒的異常生長(zhǎng)。控制燒結(jié)的條件，已能獲得晶粒分布均勻，大小為120nm的Y-TZP陶瓷體。

用激光法所制的15～25nm Si3N4粉末比一般陶瓷燒結(jié)溫度降低了200～300℃，所得晶粒大小為150nm Si3N4陶瓷，其彎曲變形為微

米級(jí)陶瓷的2倍[15]。

5．2納米陶瓷的力學(xué)性能

大量研究表明,納米陶瓷材料具有超塑性性能,所謂超塑性是指材料在一定的應(yīng)變速率下產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)變。納米TiO2陶瓷在室溫下就能發(fā)生塑性形變,在180℃下塑性變形可達(dá)100%。若試樣中存在微裂紋,在180℃下進(jìn)行彎曲時(shí),也不會(huì)發(fā)生裂紋擴(kuò)展[16]。對(duì)晶粒尺寸為350nm的3Y-TZD陶瓷進(jìn)行循環(huán)拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在室溫下就已出現(xiàn)形變現(xiàn)象。納米Si3N4陶瓷在1300℃下即可產(chǎn)生200%以上的形變。關(guān)于納米陶瓷生產(chǎn)超塑性的原因,一般認(rèn)為是擴(kuò)散蠕變引起晶界滑移所致。擴(kuò)散蠕變速率與擴(kuò)散系數(shù)成正比,與晶粒尺寸的三次方成反比,當(dāng)納米粒子尺寸減小時(shí),擴(kuò)散系數(shù)非常高,從而造成擴(kuò)散蠕變異常。因此在較低溫度下,因材料具有很高的擴(kuò)散蠕變速率,當(dāng)受到外力后能迅速作出反應(yīng),造成晶界方向的平移,從而表現(xiàn)出超塑性,塑性的提高也使其韌性大為提高。納米陶瓷的硬度和強(qiáng)度也明顯高于普通材料。在陶瓷基體中引入納米分散相進(jìn)行復(fù)合,對(duì)材料的斷裂強(qiáng)度、斷裂韌性會(huì)有大幅度的提高,還能提高材料的硬度、彈性模量、抗熱震性以及耐高溫性能。

6.納米陶瓷的應(yīng)用及其展望

納米陶瓷在力學(xué)、化學(xué)、光吸收、磁性、燒結(jié)等方面具有很多優(yōu)異的性能,因此,在今后的新材料與新技術(shù)方面將會(huì)起到重要的作用。

隨著納米陶瓷制備技術(shù)的提高和精密技術(shù)對(duì)粉體微細(xì)化的要求,納米陶瓷將在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用(如納米陶瓷在結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、電子陶瓷、生物陶瓷等領(lǐng)域)。不過(guò)從目前的研究來(lái)看,納米陶瓷獲得應(yīng)用的性能有以下幾個(gè)方面: 1)室溫超塑性是納米陶瓷最具應(yīng)用前景的性能之一。納米陶瓷克服了普通陶瓷的脆性,使陶瓷的鍛造、積壓、拉拔等加工工藝成為可能,從而能夠制得各種特殊的部件,應(yīng)用到精密設(shè)備中去。

2）高韌性是納米陶瓷另一個(gè)具有很高應(yīng)用的性能。陶瓷韌性的提高使得陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域極度的擴(kuò)大,因?yàn)榻窈蠹{米陶瓷就可以像鋼鐵、塑料等主流材料一樣的應(yīng)用,而不是人們心目中的“易碎品”。

3)納米陶瓷的應(yīng)用還可以節(jié)約能源、減少環(huán)境污染(傳統(tǒng)的陶瓷工業(yè)能耗高、污染重)。納米陶瓷的燒結(jié)溫度比普通陶瓷的低幾百度,而且還可能繼續(xù)下降,這樣不僅可節(jié)省大量能源,還有利于環(huán)境的凈化。

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第五篇：發(fā)泡陶瓷保溫板材料特性以及主要應(yīng)用領(lǐng)域

發(fā)泡陶瓷保溫板材料特性以及主要應(yīng)用領(lǐng)域

發(fā)泡陶瓷保溫板材料特性：

表發(fā)泡陶瓷保溫板防火隔離帶系統(tǒng)性能指標(biāo)

發(fā)泡陶瓷保溫板性能應(yīng)符合下列要求：干密度小于等于280，吸水率小于等于8%，燃燒性能A級(jí)等性能指標(biāo)。

發(fā)泡陶瓷不但化學(xué)性能穩(wěn)定，能在超低溫到高溫的廣泛溫度范圍內(nèi)（—200——1000℃）有良好隔熱性能，而且本身又起到防潮、防火、防腐的作用。它在低溫深冷、地下、露天、易燃、易潮以及化學(xué)侵蝕等苛刻環(huán)境下使用時(shí)，不但安全可靠，而且經(jīng)久耐用不需更換。所以被廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、建筑、冷庫(kù)、服裝洗水、地下工程、造船、國(guó)防軍工等永久性工程的隔熱、保冷、防腐。

另外可制成彩色吸聲發(fā)泡陶瓷。在影劇院、地鐵、會(huì)議室、噪聲車(chē)間、錄像室等作吸聲材料。

發(fā)泡陶瓷主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

1、煙囟、煙道（800℃以?xún)?nèi)）內(nèi)防腐蝕保溫和各種窯爐體保溫等工程應(yīng)用。

2、節(jié)能建筑保溫墻體輕體建筑墻體和屋頂?shù)雀魺?、隔音、防火、防水、防腐、防震、防磁、防竊聽(tīng)和絕緣工程應(yīng)用。

3、各種氣（汽）、液（油）輸送管道、儲(chǔ)罐的隔冷絕熱、防水、防腐、防火等工程應(yīng)用。

4、發(fā)泡陶瓷球是紡織服裝洗水石磨的最佳產(chǎn)品，耐磨性是“天然浮石”的20—25倍。可根據(jù)各洗水廠(chǎng)對(duì)服裝的不同磨洗制成各種規(guī)格，使服裝產(chǎn)品表面更加均勻、美觀。廣泛應(yīng)用于牛仔布廠(chǎng)、牛仔服裝廠(chǎng)、漂染廠(chǎng)、水洗廠(chǎng)、印染廠(chǎng)、染整廠(chǎng)、服裝水洗廠(chǎng)、洗漂廠(chǎng)等。

5、地鐵、圖書(shū)館、音樂(lè)廳、歌舞廳、劇院、電影院、禮堂、會(huì)議報(bào)告廳以及廣播、電視和電影錄音室、隔間室、吸音會(huì)場(chǎng)、候機(jī)、候車(chē)、候船、商場(chǎng)展覽大廳和各種防噪工程的應(yīng)用。

6、高速公路、機(jī)場(chǎng)和建筑基礎(chǔ)隔離層等工程的應(yīng)用。

7、河渠、游泳池和護(hù)壩防漏、防蛀等工程應(yīng)用。

8、墻體內(nèi)外、公共設(shè)施裝飾等工程應(yīng)用。

發(fā)泡陶瓷主要特點(diǎn)：

泡陶瓷保溫板采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和發(fā)泡技術(shù)，經(jīng)高溫焙燒而成的高氣孔率的閉孔陶瓷材料而制成的，發(fā)泡陶瓷保溫板產(chǎn)品的主要特點(diǎn)包括：

1、不燃、防火經(jīng)1100℃以上的高溫煅燒而成，燃燒性能為A1級(jí)，具電廠(chǎng)耐火磚式的防火性能，是用于有防火要求的外保溫系統(tǒng)及防火隔離帶的理想材料。

2、耐老化陶瓷類(lèi)的無(wú)機(jī)保溫材料，耐久性好，不老化，完全與建筑物同壽命，是常規(guī)的有機(jī)保溫材料所無(wú)可比擬的。

3、耐候在陽(yáng)光暴曬、冷熱劇變、風(fēng)雨交加等惡劣氣候條件下不變形、不老化、不開(kāi)裂，性能穩(wěn)定。

4、相容性好與水泥砂漿、混凝土等相容性好，粘接可靠，膨脹系數(shù)相近，與高溫?zé)频膫鹘y(tǒng)陶瓷建材一樣，熱脹冷縮下不開(kāi)裂、不變形、不收縮，雙面粉刷無(wú)機(jī)界面劑后與水泥砂漿拉伸粘接強(qiáng)度即可達(dá)到0.2MPa以上。

5、熱傳導(dǎo)率低導(dǎo)熱系數(shù)為 0.08~0.10W/(MK)，與保溫砂漿相當(dāng);隔熱性能好，可充當(dāng)外墻外保溫系統(tǒng)的隔熱保溫材料。

6、吸水率低吸水率極低，與水泥砂漿、飾面磚等能很好的粘接，外貼飾面磚安全可靠，不受建筑物高度等限制。

本公司發(fā)泡陶瓷保溫板由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，這就在施工、技術(shù)、產(chǎn)品成本等方面都比較成熟，且在目前的科學(xué)技術(shù)環(huán)境下，發(fā)泡陶瓷保溫板的保溫隔熱性能還無(wú)法超過(guò)XPS保溫板的性能，所以在現(xiàn)代的環(huán)境下應(yīng)用還是比較廣泛的。來(lái)源：發(fā)泡陶瓷http://004km.cn