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纳米技术介绍----2 纳米技术在陶瓷领域方面的应用
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作者:
jameszhm
时间:
2012-3-6 18:40
标题:
纳米技术介绍----2 纳米技术在陶瓷领域方面的应用
纳米技术在陶瓷领域方面的应用
陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是，由于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差，因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。英国材料学家
Cahn
指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。
所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。要制备纳米陶瓷，这就需要解决：粉体尺寸形貌和粒径分布的控制，团聚体的控制和分散。块体形态、缺陷、粗糙度以及成分的控制。
Gleiter
指出，如果多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成，则能够在低温下变为延性的，能够发生
100%
的范性形变。并且发现，纳米
TiO
2
陶瓷材料在室温下具有优良的韧性，在
180℃
经受弯曲而不产生裂纹。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，从而控制陶瓷晶粒尺寸在
50nm
以下的纳米陶瓷，则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。上海硅酸盐研究所在纳米陶瓷的制备方面起步较早，他们研究发现，纳米
3Y-TZP
陶瓷
(100nm
左右
)
在经室温循环拉伸试验后，在纳米
3Y-TZP
样品的断口区域发生了局部超塑性形变，形变量高达
380%
，并从断口侧面观察到了大量通常出现在金属断口的滑移线。
Tatsuki
等人对制得的
Al
2
O
3
-SiC
纳米复相陶瓷进行拉伸蠕变实验，结果发现伴随晶界的滑移，
Al
2
O
3
晶界处的纳米
SiC
粒子发生旋转并嵌入
Al
2
O
3
晶粒之中，从而增强了晶界滑动的阻力，也即提高了
Al
2
O
3
-SiC
纳米复相陶瓷的蠕变能力。
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。
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