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金属陶瓷

/cermet/
条目作者蔡舒

蔡舒

最后更新 2022-01-20
浏览 191
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由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合陶瓷。

英文名称
cermet
所属学科
材料科学与工程

陶瓷相一般是指高熔点氧化物(氧化铝、氧化铁、氧化镁和氧化锆等)和难熔非氧化物(碳化钛、碳化钨、碳化钽、碳化硼、二硼化锆、二硼化钛和二硼化钽等)。金属相主要是过渡元素铁、钴、镍、铬、钼、钨、钒、铌和钽等或它们的合金。陶瓷相在其中约占15%~85%体积。金属相的选择依据包括:①在烧结温度下应为液相,且能很好地润湿陶瓷相。②其热膨胀系数与陶瓷相的膨胀系数相近。③在制备温度下金属和陶瓷之间的溶解度较小,彼此之间不发生化学反应或仅限于表面发生轻微的化学反应和扩散渗透。

金属陶瓷既具金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性,又具陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀和化学稳定性等特性。但由于成分构成和比例的不同,各种金属陶瓷的性能各异。

金属陶瓷可分为以陶瓷为基质和以金属相为基质两大类。

以陶瓷为基质的金属陶瓷有:①氧化物基金属陶瓷,以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍、氧化钍等为基体,与金属钨、铬或钴等复合成的材料。具有耐高温、抗化学侵蚀、高机械强度和良好导热性能等优点。氧化铝-钨-铬金属陶瓷可制作导弹喷管的衬套,氧化锆-钛金属陶瓷可制作熔炼金属的坩埚,氧化铝-氧化镁-铁、氧化铝-钼(镍、钴、铁、铬)金属陶瓷可制作高速切削刀具,氧化钛-氧化钍-铬-钼金属陶瓷可制作高温机械密封环等。②碳化物基金属陶瓷,由碳化物与金属黏结而成。碳化物有碳化钛、碳化硅、碳化钨等。以碳化钛应用最广。用碳化钛为基体骨架、浸渍高温合金可制备透平叶片;与钴、镍、铬黏结可制成高硬度切削刀具、高温轴承和密封环、块规、拉丝模套等。③氮化物基金属陶瓷,氮化物有氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽等,它们具有超硬性(氮化硼除外)、抗热震性和良好的高温蠕变性等。此外,还有硅化物基金属陶瓷和硼化物基金属陶瓷,但这两种用得较少。

以金属相为基质的金属陶瓷有烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍(铍-氧化铍)和烧结镍(镍-氧化钍)等。这类金属陶瓷是在金属中加入氧化物的细粉,产生弥散强化的作用,弥散增强材料。烧结铝中氧化铝的含量约5%~15%,它的高温强度比合金铝高,密度小、易加工、抗腐蚀,导热性能好。常用于飞机和导弹结构件、发动机活塞、化工机械装备及深井钻探管材等。

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