《陶瓷材料》课程教学资源（PPT课件）第五章 结构陶瓷 5.1 概述

5.1概述 第五章结构陶瓷 结构陶瓷利用其强度、硬度、耐高温、耐腐蚀 耐磨损、耐热冲击等性能，用作研磨材料、切削 工具、机械密封件、耐磨机械零件等

⚫ 结构陶瓷利用其强度、硬度、耐高温、耐腐蚀、 耐磨损、耐热冲击等性能，用作研磨材料、切削 工具、机械密封件、耐磨机械零件等。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●结构陶瓷引人注目，各发达国家20多年大量投 资进行研究开发是因为有望应用于热机部件。 ●另外一个重要应 用是陶瓷刀具和 磨削工具

⚫ 结构陶瓷引人注目，各发达国家20多年大量投 资进行研究开发是因为有望应用于热机部件。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷 ⚫ 另外一个重要应 用是陶瓷刀具和 磨削工具

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●优异的性能和巨大的潜在经济效益刺激着这 一新材料的开发。 ●燃气轮机和柴油机是汽车、飞机、轮船、坦 克、发电机组等的动力来源

⚫ 优异的性能和巨大的潜在经济效益刺激着这 一新材料的开发。 ⚫ 燃气轮机和柴油机是汽车、飞机、轮船、坦 克、发电机组等的动力来源。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●几十年来通过改进高温合金的耐热性能和采用新 的冷却技术，使涡轮机的进口温度从500℃提高 到1100℃，这已接近高温合金极限使用温度。 如用更耐高温和高温强度更高的陶瓷来作内燃机 部件，可以将涡轮机的进口温度提高到1370℃， 动力效率可提高到46%

⚫ 几十年来通过改进高温合金的耐热性能和采用新 的冷却技术，使涡轮机的进口温度从500℃提高 到1100℃，这已接近高温合金极限使用温度。 ⚫ 如用更耐高温和高温强度更高的陶瓷来作内燃机 部件，可以将涡轮机的进口温度提高到1370℃， 动力效率可提高到46%。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●陶瓷热机还有其它优点： ●可以比金属转子更快加速。 ●成本较低。 ●可以采用低质量燃料和合成燃料。 ·大幅度降低成本，提高可靠性，易于维护

⚫ 陶瓷热机还有其它优点: ⚫ 可以比金属转子更快加速。 ⚫ 成本较低。 ⚫ 可以采用低质量燃料和合成燃料。 ⚫ 大幅度降低成本，提高可靠性，易于维护。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●对军用车辆来说，节油意味增加行程，并减 轻后勤的负担，车身减轻提高了机动性，体 积的减小，减少了车辆的投影面，提高了生 存率，冷却系统的取消使之利于在沙漠和高 寒地带作战。 金属发动机和陶瓷发动机的综合性能比较见 表5-1

⚫ 对军用车辆来说，节油意味增加行程，并减 轻后勤的负担，车身减轻提高了机动性，体 积的减小，减少了车辆的投影面，提高了生 存率，冷却系统的取消使之利于在沙漠和高 寒地带作战。 ⚫ 金属发动机和陶瓷发动机的综合性能比较见 表5-1。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 表5-1金属和陶瓷汽车燃气轮机性能的比较 燃气轮机类型 涡轮最高进 热交换器最 制动效 发动机 口温度C 高温度℃ 率/% 质量kg 普通高温合金涡 1010 轮机 705 26 272 高级高温合金涡 1038 982 166 轮机 33 陶瓷涡轮机 1370 1093 46 132

燃气轮机类型 涡轮最高进 口温度/℃ 热交换器最 高温度/℃ 制动效 率/% 发动机 质量/kg 普通高温合金涡 轮机 1010 705 26 272 高级高温合金涡 轮机 1038 982 33 166 陶瓷涡轮机 1370 1093 46 132 表5-1 金属和陶瓷汽车燃气轮机性能的比较 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●20世纪70年代初至80年代，美、日、德等 国投入大量人力物力开展了这方面研究。 陶瓷发动机试验样机已在美、日、德等国 和我国制成，并成功地进行了公路试验。 。陶瓷发动机是结构陶瓷最大潜在市场

⚫ 20世纪70年代初至80年代，美、日、德等 国投入大量人力物力开展了这方面研究。 ⚫ 陶瓷发动机试验样机已在美、日、德等国 和我国制成，并成功地进行了公路试验。 ⚫ 陶瓷发动机是结构陶瓷最大潜在市场。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 陶瓷刀具是结构陶瓷应用的另一广阔市场。 ●陶瓷刀具可以加工这些超硬超强材料，而且 它的耐磨和耐热性好，其最佳切削速度比硬 质合金刀具高3~10倍以上，寿命长，减少了 换刀、磨刀次数，从而大大提高加工效率

⚫ 陶瓷刀具是结构陶瓷应用的另一广阔市场。 ⚫ 陶瓷刀具可以加工这些超硬超强材料，而且 它的耐磨和耐热性好，其最佳切削速度比硬 质合金刀具高3~10倍以上，寿命长，减少了 换刀、磨刀次数，从而大大提高加工效率。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷

5.1概述 第五章结构陶瓷 ●传统陶瓷最大弱点是性脆，即很低断裂功， 断裂韧性很差，强度也很低。 结构陶瓷研究、开发的总目标就是采用各种 方法和途径来提高材料强度和韧性，使之达 到金属的水平。 ●陶瓷的增强、增韧是结构陶瓷的中心论题

⚫ 传统陶瓷最大弱点是性脆，即很低断裂功， 断裂韧性很差，强度也很低。 ⚫ 结构陶瓷研究、开发的总目标就是采用各种 方法和途径来提高材料强度和韧性，使之达 到金属的水平。 ⚫ 陶瓷的增强、增韧是结构陶瓷的中心论题。 5.1 概述 第五章 结构陶瓷