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金属陶瓷复合粉的用途是什么

作者:点击:11836 发布时间:2022-02-26

  近年来,超细粉末,特别是纳米超细粉末,以其独特的小尺寸效应。表面和界面效应。量子尺寸效应越来越受到人们的重视。同时,通过实验研究,人们发现两种或两种以上的粉末颗粒经过表面涂层或复合处理后可以获得高性能复合材料。除了单个粉末的性能外,它还具有复合协同多功能,改变单个粒子的表面性质,增加两个或多个组件的接触面积。

  其中,金属陶瓷复合粉是指在陶瓷颗粒表面覆盖一层金属形成的复合陶瓷粉。它具有金属涂层和陶瓷芯的性能,可以实现单个颗粒之间的均匀混合。烧结或复合材料具有以下特点:(1)提高陶瓷与金属的界面结合,提高烧结中陶瓷与金属分布的均匀性;(2)可实现多层次、多机制复合强化(细颗粒强化、相变强化、纤维强化等),制备金属复合陶瓷;(3)可制备低密度功能粉材料(如低密度导电粉、磁粉等)。

  常用的金属陶瓷复合粉由氧化物(如Al2O3.Zro2.SiO2).碳化物(如WC.TiC.SiC)等。由于其优异的复合特性,近年来已成为复合研究的热点。

  制备金属-复合陶瓷粉。

  金属业上,金属-陶瓷复合粉一般采用金属涂层技术制备。通常有以下制备方法:机械混合、高能球磨、自传播高温合成、原位反应、溶胶-凝胶、化学镀层等。

  (1)机械混合法。

  机械混合法是一种用于复合粉末制备的方法,该技术操作简单。工艺简单,工业生产设备齐全,产量大。成本低,因此一些复合粉末的制备仍采用机械混合法。但由于粉末的粒径和表面特性不同,混合元件容易聚集,容易导致成分和组织不均匀,粉末颗粒尺寸大,难以增强体颗粒的均匀分布,不适合功能要求高的复合粉末制备。

  机械混合法广泛应用于制备Zno压敏复合瓷粉。

  (2)高能球磨法。

  高能球磨法是机械合金技术研究的一个新进展。通过高能球磨,终形成具有微组织结构的合金或复合陶瓷粉末。与传统的机械混合法相比,它合陶瓷粉末。与传统的机械混合法相比,它具有显著降低反应激活能力的优点。提高颗粒分布均匀性,增强基体之间的界面组合。然而,复合陶瓷粉末的制备是一个复杂的材料反应和结构控制过程,影响因素多,工艺要求严格。

  (3)高温合成自传播。

  自传播高温合成技术(SHS)是指在一定气氛中点燃粉末压坯,产生化学反应。反应释放的生成热突然升高温度,引起相邻材料的新化学反应。化学反应以燃烧波的形式传播。当燃烧波向前移动时,反应转化为生成物。自传播高温合成技术具有生产过程简单、投资少、能源利用充足、反应快等优点(0.1~15cm/s)。合成反应温度一般很高,可以挥发大多数杂质,获得高纯度产品。

  SHS法的主要缺点是不能严格控制其反应过程和产品性能,不易获得高密度产品。此外,SHS法使用的原材料通常是可燃的。易爆或有毒物质需要采取特殊的安全措施。

  (4)溶胶凝胶法。

  溶胶凝胶技术是20世纪60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无机材料的新技术。近年来,许多人使用这种方法来制备纳米材料。其基本原理是利用金属醇盐或无机盐水解形成溶胶,然后使其成为凝胶,通过干燥和燃烧制成纳米颗粒。

  该方法工艺复杂,原材料价格昂贵,部分原材料为有机物,对健康有害;其次,整个溶胶凝胶过程通常需要很长时间,凝胶中有大量微孔,许多气体和有机物在干燥过程中会逃逸,产生收缩、损失大、制备成本高。

  (5)化学镀法。

  化学镀层是制备金属陶瓷复合粉末的先进方法。该方法可在玻璃、陶瓷、塑料或金属表面等各种粉末材料表面获得均匀的金属涂层。其反应机理是基于溶液中可控的自催化氧化还原反应,无需提供电流,对基体无形状限制。因此,它作为制备金属复合粉末的一种新方法,引起了人们的广泛关注。研究发现,金属陶瓷复合材料具有更高的韧性、更好的分散性和更均匀的表面涂层。

  应用金属-复合陶瓷粉。

  目前,国内一些企业可以大规模生产金属复合陶瓷粉。产品主要包括Al2o3、TiC.Sno2.SiO2.Ceo2等金属陶瓷复合粉,包覆金属含量从5~90%不等。产品应用领域包括陶瓷刀具、电触头、导电浆料、橡胶填料和汽车零部件制造材料。

  国外同类产品的企业主要生产Ag覆盖SiO2粉末,用于隐形。静电屏蔽涂料、Cu.Fe等覆盖SiC.石墨等。用于颗粒增强金属基复合材料,Au.Ni覆盖聚合物和陶瓷粉末用于导电浆料大多数制造商使用化学镀层技术。

  金属-复合陶瓷粉具有很大的潜力,其应用远不止市场上现有的产品,广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。

  (1)金属增韧陶瓷材料。

  金属-陶瓷复合粉末经烧结(包括无压烧结、热压烧结、热静压烧结等)制备高性能金属陶瓷,与单陶瓷粉末烧结相比,具有以下特点:烧结温度大大降低,熔化或半熔化金属相均匀分布在陶瓷颗粒之间,组织陶瓷颗粒的生长,防止气相或玻璃相的生成。金属相在烧结体中连续分布,陶瓷颗粒交错,改善陶瓷界面组合状态,提高界面组合强度,充分发挥金属的塑性和韧性,提高烧结体的应力状态,有效提高金属陶瓷烧结体的强度和断裂韧性。

  (2)陶瓷颗粒增强金属基复合材料。

  将高硬度的耐磨陶瓷颗粒与金属材料结合起来,将陶瓷颗粒的高硬度结合起来。高耐磨性与金属基体材料的韧性相结合,在耐磨件的工作表面形成一定厚度的陶瓷金属复合层,使金属基体能够承受磨损。这种局部复合方法不仅可以提高耐磨件的耐磨性,还可以保证其整体韧性。

  WC.TiC.Al2O3.ZTA(氧化锆增韧氧化铝)陶瓷颗粒是制备颗粒增强金属基复合材料的常用颗粒。其中,ZTA陶瓷颗粒的硬度.韧性.成本优势很大,已广泛应用于陶瓷金属复合方锤.板锤.甩锤.磨辊等产品。

  (3)热喷粉体。

  热喷涂材料主要用于高温部件的腐蚀、氧化和磨损保护,但单一陶瓷涂层孔隙较多。断裂韧性差,与金属基材的热膨胀系数差异较大,其应用受到很大限制。因此,近年来,金属陶瓷复合粉作为热喷涂技术的研究受到了广泛的关注。

  (4)特殊功能材料。

  SIC和空心玻璃微珠表面的化学镀镍改性可以实现材料的微层复合,提高SIC本身的吸波能力,使空心玻璃微珠具有良好的吸波性能。在亚微米级。纳米级无机颗粒上涂上贵金属。由于贵金属颗粒的纳米尺寸结构吸附在基体表面,整个复合粉具有特殊的光学、电学等性能。

  目前,金属陶瓷应用广泛。例如,在航空航天领域,飞机的许多部件需要耐高温、耐磨、高强度材料逐渐被金属陶瓷所取代。金属陶瓷制成的切割刀在加工制造领域也很受欢迎。例如,与普通耐火材料相比,金属陶瓷具有更高的热震性能,可用于高温设备元件等。