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第4章 新型陶瓷

在我们的印象中,陶瓷与碗、盘、碟一类日用器皿是一回事。事实上,随着科学的发展,陶瓷已不再局限于这些日用器皿,陶瓷家族中已增添了许多新秀,红外陶瓷就是其中之一。

一、红外陶瓷

红外陶瓷是一种能透过红外辐射的多晶陶瓷材料,它是应导弹技术的需要研制出的一种新材料。现代的飞机速度很快,导弹要打下飞机,速度至少要比飞机快1倍以上,而且导弹要能自动调整方向来追踪敌机。

人们考虑在导弹头部装上红外线自动跟踪装置,来接收敌机尾部发出的红外线,根据接收到的红外线来自动调整导弹的方向,达到跟踪目的。一般的光学玻璃虽然可以透过红外线,但使用温度只限200℃~300℃,而导弹在高速飞行时同空气摩擦,温度会超过1000℃。为了满足这些要求,人们通过真空热压或高温烧结的办法,制成了红外陶瓷。

目前制成的红外陶瓷已有几十种,包括各种氧化物、氟化物、硫族化合物等等。常用的红外陶瓷有热压氟化镁、硫化锌、氧化镁,烧结氧化铝、氧化锆等等。

红外陶瓷的诞生不仅促进了导弹的发展,而且推动了红外技术的发展,许多红外技术的应用都离不开红外陶瓷。比如工业红外热像仪可以检查发电设备和输电网,可以遥控高压、危险、有毒设备。医用红外热像仪可以诊断乳腺癌、甲状腺癌、皮肤癌等疾病。

除了红外陶瓷,压电陶瓷也是陶瓷大家族的后起之秀。压电陶瓷这个名称听起来很陌生,但实际上它在生活中已经屡见不鲜了。在打火机、煤气灶、燃气热水器等用具上都可以见到它的踪影。压电陶瓷具有压力和电之间转换的本领,当给陶瓷一端施以压力时,陶瓷两端就会产生几千伏的电势差,可以产生高压放电现象。

压电陶瓷还有很多应用。比如:地质探测仪里有压电陶瓷元件,用它可以判断地层的地质状况,查明地下矿藏;医生将压电陶瓷探头放在人体的检查部位,通电后发出超声波,传到人体碰到人体的组织后产生回波,然后把这回波接收下来,显示在荧光屏上,医生便能了解人体内部状况。

二、金属陶瓷

随着火箭、人造卫星及原子能等高技术的发展,对耐高温材料提出了新的要求,人们希望材料既能在高温时保持很高的强度和硬度,能经得起激烈的机械震动和温度变化,又有耐氧气腐蚀和高绝缘性等性能。但无论是高熔点金属还是陶瓷都无法同时满足这些要求。

金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体,粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀,成型后在不活泼气氛中烧结,就可制得金属陶瓷。

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点,它密度小、硬度高、耐磨、导热性好,不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外,在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层,也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。

金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等处。