Ξ纳米陶瓷粉体的应用现状与展望李涛(西南科技大学工程技术中心,四川绵阳,621010)摘要:纳米陶瓷粉体在精细陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷及精细化工材料等高技术领域中得到了广泛的应用,已成为当今发展高技术材料的基石。分析纳米陶瓷粉体的应用研究现状,对研究其发展前景具有重要的现实意义。关键词:纳米陶瓷粉体;应用现况;发展前景:TB383文献标识码:A:1001-0076(2004)03-0052-03TheCurrentApplicationanditsProspectofNano-CeramicPowdersLITao(EngineeringandTechnologyCenterofSouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang,Sichuan621010,China)Abstract:Nano-ceramicpowdersisappliedbroadlyinhightechnologyfields,suchasfineceramics,functionceramics,biologyceramicsandfinechemicalindustrymaterials,whichhasbeenthefoundationofcurrenthigh-technologymaterials.It’sveryimportanttoanalyzecurrentapplicationandfuturede2纳米陶瓷粉体具备高纯、超细、良好的分散性,较高的反应活性,完整稳定的晶体结构,优越的声、光、电、磁等性能,是制备高技术新型陶瓷材料的基础,在精细陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷及精细化工材料等高新技术领域得到了广泛的应用。国外把高纯、超细粉体当作是高技术新材料的生命之源,可见纳米粉体与高新技术材料之间的关系非常密疲劳强度等力学性能为特征的材料3。用纳米陶瓷粉体制备的陶瓷材料能有效减少材料表面的缺陷,获得形态均一和平滑的表面,能增强界面活性,提高材料单晶的强度,还能有效降低应力集中,减少磨损,特别是可以有效提高陶瓷材料的韧性4。陶瓷材料的断裂主要在于材料内部的宏观缺陷(如气孔、粗大颗粒和裂纹等)引起应力集中以致1/2裂。陶瓷材料的断裂应力为:бc=б0+Kc/d;式中б0、Kc为常数,d为颗粒直径。由此式可知,原料越细,材料的强度越高5。陶瓷材料的颗粒尺寸与强度的关系,一般是随着颗粒尺寸的减小,强度指数得以提高。纳米陶瓷粉体可引起材料晶粒和内部气孔或缺陷尺寸的减小,小的晶粒不易造成穿晶断裂,有利于提高材料的断裂韧性6。切1～2。目前,纳米陶瓷粉体的应用研究仍是纳米领域中研究较为活跃的课题。纳米陶瓷粉体的应用现状1应用于提高陶瓷材料的机械强度结构陶瓷是以强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、1.1Ξ收稿日期:2003-08-22;修回日期:2004-03-02作者简介:李涛(1974-),男,山东滕州人,讲师,硕士,主要从事纳米材料、电子材料的研究第3期李涛:纳米陶瓷粉体的应用现状与展望·53·利用纳米陶瓷粉体进行纳米尺度合成,使人们为之奋斗近一个世纪的陶瓷增韧问题的突破成为可能。研究表明,利用纳米SiC粉体作为基体材料可以成功地合成纳米结构的SiC块体材料,在不损伤其强度等综合力学性能的情况下,其韧性则可得到材料是以晶界效应来体现其性能的,如半导体中的正温度系数(PTC)陶瓷,则纳米细化晶粒又将可能提高它的灵敏度以及稳定性6。应用于制备陶瓷工具刀纳米技术的出现以及纳米粉体的工业化生产,使得制备金属陶瓷刀成为现实。国家科技攻关项目《纳米TiN、AlN改性的TiC基金属陶瓷刀具制造技术》指出,在金属陶瓷中主要加入纳米氮化钛以后可以细化晶粒,晶粒细小有利于提高材料的强度、硬度,同时断裂韧性也得到提高。研制的纳米TiN改性TiC基金属陶瓷刀具具有优良的力学性能,是一种高技术含量、高附加值的新型刀具。在切削加工领域可以部分取代YG8、YT15等硬质合金刀具,刀具的寿命可以提高2倍以上,而生产成本却略低于YG8刀具,具有广泛的开发前景13～14。1.4应用于提高陶瓷材料的超塑性只有陶瓷粉体的粒度小到一定程度才能在陶瓷材料中产生超塑性行为,其原因是晶粒的纳米化有助于晶粒间产生相对滑移,使材料具有塑性行为6。自20世纪80年代中期以来,超塑性陶瓷材料相继在实验室问世。维科(wakai)和奈(nich)等人在加Y2O3稳定剂的四方二氧化锆(粒径小于300nm)中观察到了超塑性。近年来,对细晶粒Al2O3陶瓷超塑性的研究引起了人们的极大兴趣,做了不少尝试。用纳米Al2O3陶瓷粉体为基体,利用其致密速度快、烧结温度低和良好的界面延展性,在烧结过程中控制颗粒尺寸在200～500nm的最佳范围,是完全可以获得具有良好超塑性陶瓷材料的3。1.2应用于...