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《新型化學(xué)材料[特約]》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、新型化學(xué)材料人類生活中少不了材料,衣食住行沒(méi)有哪一樣能離開材料。各種各樣的材料組成了五花八門、豐富多彩的物質(zhì)世界。人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展、人類文明的推進(jìn)與材料技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。材料被看做人類文明發(fā)展的里程碑,歷史學(xué)者往往用材料作為時(shí)代分期的標(biāo)志。從石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代,宜到1=1前的信息時(shí)代,都可以看岀材料在人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展屮的無(wú)可替代的巨大作用。每一種新材料的發(fā)現(xiàn)和使用,都會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、T業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防事業(yè)產(chǎn)生重大影響,甚至根本改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。進(jìn)入21世紀(jì)后,材料技術(shù)仍是科學(xué)家們研究的三大熱門領(lǐng)域Z-o可以毫不夸獎(jiǎng)地說(shuō),材料是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵,是科學(xué)技術(shù)
2、和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料的發(fā)展不僅關(guān)系到人類的昨天和今天,而且還將影響到人類的明天。第一節(jié)陶瓷材料陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料進(jìn)行加工制造而成的材料,是我國(guó)古代勞動(dòng)人民的重大發(fā)明之一。大約8000年以前,住在我國(guó)黃河流域的先民們已經(jīng)使用陶瓷,繼而在宋、元時(shí)代發(fā)展到了很高水平。當(dāng)時(shí),瓷器作為屮華文明的象征,大量運(yùn)往歐洲各地,歐洲人一向規(guī)中國(guó)陶瓷為無(wú)價(jià)Z寶,所以,歐洲人把瓷器叫做"China"o久而久之,“China”成了中國(guó)的英文名稱。1.傳統(tǒng)陶瓷陶瓷是以粘土、石英、長(zhǎng)石為主要原料,進(jìn)行研磨、加水調(diào)成泥狀,再制成壞子,待T燥后,經(jīng)高溫?zé)贫傻闹破返目偡Q。陶瓷包拾陶器、瓷器等
3、。瓷器比較精致,表而光滑美觀、明亮、不滲水,不透氣。陶器質(zhì)地比瓷器粗糙,器壁較厚,結(jié)實(shí)耐用,價(jià)格便宜。傳統(tǒng)陶瓷在日常生活中隨處可見(jiàn),常作為容器、盛器——瓷制的碗、壇、罐、缸等,以及裝飾用品一一瓷瓦、瓷磚等。制陶瓷用的粘土是i種含水硅酸鹽。低品位的粘土到處可見(jiàn),而用于制造陶瓷的是-?種以高嶺石[A12(Si20j(0H)訂為主耍成分的高級(jí)粘土,即高嶺土。石英的化學(xué)式為SiO2,大多以結(jié)品態(tài)存在于石英礦中。長(zhǎng)石主要有鉀長(zhǎng)石[KalSisOs]、鈉長(zhǎng)石[NaAlSiaOj和鈣長(zhǎng)石[Ca(Al2Si208)2],這些鋁硅酸鹽在陶瓷屮是作為助熔劑的。傳統(tǒng)陶瓷的生產(chǎn)工藝人致相同,主要工序是泥料制
4、備、成型、干燥、上釉和燒成。①泥料制備:?破碎球磨一除鐵一過(guò)篩一壓濾?煉泥一陣腐②成型將泥料加適量的水,灌注在模具屮成為生坯。③干燥為了防止在燒成時(shí)裂開,生坯要先進(jìn)行干燥。④上釉釉涂在陶瓷表面,既可起著美觀、光滑作用,乂可起防水作用。像唐三彩、郎窯紅、三陽(yáng)開泰等都是一些名釉。⑤燒成壞體在高溫下,發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng),形成一定的組成與結(jié)構(gòu),從而使陶瓷具有所需的性能。1.先進(jìn)陶瓷在許多人的印象中,陶瓷是一種堅(jiān)硬但易碎的物體,缺乏韌性、塑性。其實(shí)人們印象中的這種陶瓷只是傳統(tǒng)陶瓷。從20壯紀(jì)四五十年代開始起步,現(xiàn)在還在不斷發(fā)展的先進(jìn)陶瓷早已一改陶瓷的舊形象,許多先進(jìn)陶瓷都是既堅(jiān)且韌,有的
5、甚至放在鐵砧上用鐵錘用力敲打都難以破碎。還有一些先進(jìn)陶瓷具有聲、電、光、熱、磁等其它材料無(wú)法替代的多方面的特殊功能,用途極為廣泛,遍及現(xiàn)代科技的各個(gè)領(lǐng)域。(1)韌性陶瓷陶瓷脆性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是抗機(jī)械沖擊性能差,經(jīng)不起碰撞摔打;二是抗熱震性能差,經(jīng)不起冷熱沖擊。為了克服這些弱點(diǎn),許多科學(xué)家作出了不懈的努力?,F(xiàn)在人們終于找到良方:①在原料中添加少量氧化軌、氧化鎂等粉末,使陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以改善,強(qiáng)度增加。②由于陶瓷的斷裂大部分是從表面缺陷開始,通過(guò)化學(xué)或機(jī)械拋光技術(shù)或表面氧化技術(shù),消除陶瓷表面缺陷,達(dá)到增韌冃的。③將纖維均勻地分布于原料中,可以極大提高陶瓷的強(qiáng)度和韌性。如鉤絲補(bǔ)強(qiáng)氮
6、化硅陶瓷,在1300°C下的機(jī)械沖擊強(qiáng)度可提高9倍。若以鑰絲補(bǔ)強(qiáng),則可提高30倍。韌性陶瓷由于其強(qiáng)度人、硬度高、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)越的性能在工業(yè)生產(chǎn)上有著重要的用途。①陶瓷刀具陶瓷刀具被人們稱贊為永不卷刃、永不生銹、永不磨損的刀具,用陶瓷菜刀切食物不會(huì)留下討厭的鐵腥味和鐵銹,特別適宜于切生吃的食物和熟食;陶瓷剪刀由于不帶磁性,特別適宜于剪接錄音磁帶和錄像磁帶?!?P〈P>②航天飛機(jī)的“陶瓷外衣”當(dāng)航天飛機(jī)高速返回地球時(shí),外殼與大氣層摩擦?xí)a(chǎn)生很高溫度,要是沒(méi)有防護(hù)措施,航天飛機(jī)就會(huì)被燒毀。1981年4刀12H美國(guó)發(fā)射的航天飛機(jī)“哥倫比亞號(hào)”外殼上共鋪貼了三萬(wàn)多塊陶瓷和其它防熱磚,
7、把它覆蓋得天衣無(wú)縫,因此盡管航天飛機(jī)表面溫度達(dá)到1000多攝氏度,宇航員和儀器卻能安然無(wú)恙。③無(wú)冷卻式陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)冷卻式陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的制造是材料科學(xué)家對(duì)韌性陶瓷利用中最感興趣的課題,也是lit界上最引人關(guān)注的課題之一。因?yàn)闊o(wú)冷卻式陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)按常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)有突出的優(yōu)點(diǎn):a?由于籾性陶瓷耐高溫,可以使燃燒室的溫度升高(溫度能穩(wěn)定在1300°C左右),燃料充分燃燒又不需要水冷系統(tǒng),使熱效率人幅度提高。b.由于取消了獨(dú)立的水冷系統(tǒng),使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障