一、非氧化物陶瓷是继氧化物陶瓷之后的新型高温结构材料
实验证明陶瓷质高温材料具有良好的高温强度,耐蠕变性能和抗氧化, 耐腐蚀性能。碳化物和氮化物陶瓷在 2000—3000℃比钛金属,超耐热合金, 加涂层难熔合金,石墨,氧化物陶瓷等具有更高的重复使用能力。因此无机非金属陶瓷材料在许多高新技术领域代替了金属材料。新型高温结构材料主要分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。近年来由于高新技术的飞速发展,新型高温结构材料逐渐从以氧化铝为代表的氧化物陶瓷系向非氧化物陶瓷系(碳化物,氮化物,硼化物)转移。
非氧化物陶瓷主要是周期表中ⅡA—ⅢA 族,ⅢB—ⅦB 族,第Ⅷ族,Ln 系,Ac 系等金属元素与硼,碳,氮,硫,磷等非金属元素的化合物以及这些非金属之间的互化物。过渡金属原子的外壳层和未饱和的次外壳层都有价电子,可以与非金属形成具有共价键的原子晶体。原子晶体的键能较大,结合牢固,表现为熔点高,硬度大,强度高,化学稳定性好,膨胀系数小的物理性质。例如,碳化物是一组熔点最高的材料,很多碳化物的熔点(或升华) 都在 3000℃以上,其中碳化铪和碳化钽的熔点最高,分别为 3887℃和 3877
℃。非氧化物陶瓷自由电子较多,导电性,导热性良好。Ti,Zr,Hf,V,Nb, Ta 的碳化物,氮化物具有间隙相结构,即由小的非金属原子(如 C,Si,B 等)嵌入大的金属晶格空隙中,强化了金属的晶格,使其难变形,同时增加了材料的脆性。由于非氧化物陶瓷的这些优良特性,使它们广泛应用于航空航天,能源,动力等重要领域。