玻璃陶瓷

玻璃陶瓷

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又稱微晶玻璃，是經過高溫融化、成型、熱處理而製成的一類晶相與玻璃相結合的複合材料。微晶玻璃陶瓷又稱可加工陶瓷，是以合成雲母為主晶相的雲母微晶玻璃，是一種可以機加工的陶瓷材料，該材料具備了良好的加工性能、真空性能、電絕緣特性及耐高溫、耐化學腐蝕等優良性能。

目錄

簡介

中文名：玻璃陶瓷

密度ρ：2.6g/cm3

導熱係數：A（90℃）1.6W*(m*k)-1

外文名：glass-ceramics

熱 容：cp(20-100℃)0.8KJ*（KQ*K）-1

基本內容

glass-ceramics；pyzoceram；microcrystalline glass

又稱微晶玻璃，是經過高溫融化、成型、熱處理而製成的一類晶相與玻璃相結合的複合材料。具有機械強度高、熱膨脹性能可調、耐熱衝擊、耐化學腐蝕、低介電損耗等優越性能，被廣泛用於機械製造、光學、電子與微電子、航天航空、化學、工業、生物醫藥及建築等領域。由於玻璃陶瓷面板的製造工藝複雜，技術要求高，目前，高質量玻璃陶瓷生產工藝及控制技術基本上被國外所壟斷，國內玻璃陶瓷生產工藝存在質量品質差、成品率底等問題。

是玻璃在催化劑或晶核形成劑作用下結晶而成的多晶的新型硅酸鹽材料，為晶相和殘餘玻璃相組成的質地緻密、無孔、均勻的混合體。通常晶體的大小可自納米至微米級，晶體數量可達50％～90％。具有高機械強度，低電導率，高介電常數，良好的機械加工性能，耐化學腐蝕性、熱穩定性等。這些性能取決於晶體種類、數量，以及剩餘玻璃相的組成和性能，並和晶化條件等密切相關。按成核或晶化處理不同分為光敏和熱敏微晶玻璃等。可用於製作電路板，電荷存儲管，光電倍增管的屏，導彈彈頭，雷達天線罩，軸承，泵、反應堆中子吸收材料，絕緣支柱等。

特性

該材料具備了良好的加工性能、真空性能、電絕緣特性及耐高溫、耐化學腐蝕等優良性能。

加工性

微晶玻璃陶瓷最突出的特性是可用標準金屬加工工具和設備進行車、銑、刨、磨 、鑽、鋸切和攻絲等加工。是一般95瓷、氮化硅瓷等絕緣材料無法比擬的。微晶玻璃陶瓷 加工性能類似於鑄鐵，它能加工成各種形狀複雜，精度要求高的產品。微晶玻璃陶瓷雖系脆硬材料，但只要合理地確定加工工藝路線及裝夾方式，注意加工方法，準確地選擇切削用量，在一般設備上公差等級可控制在IT7級，光潔度達到0.5μm,加工精度控制在0.005mm是完全可行的。如加工設備優良，操作技術熟練，則精度可達μ級。

電性能

微晶玻璃陶瓷是一種優良的高溫電絕緣材料，在許多電器設備中都可以應用，它有很高的電絕緣強度，高體積電阻及低介質損耗。

熱性能

微晶玻璃陶瓷是一種耐高溫絕緣材料，同時又是能在超低溫領域廣泛使用的耐腐蝕電絕緣材料。它的使用範圍在-270℃~+800℃。由於微晶玻璃陶瓷中的雲母晶體具有一定的彈性，能制止微裂紋的延伸，因此它又具有較好的的抗熱衝擊性能。它的低熱膨脹係數保證了工件的尺寸穩定，可進行氣密封結。

其它性能

微晶玻璃陶瓷經過180℃烘烤，160℃保溫1小時，真空老練8小時，放氣率為8.8×10-9 ml/s. cm2 它不導磁，比重是普通鋼材的1/3，比鋁還輕，吸水率極低。由於它完全由無機材料組成，因此還有不老化不變形，對各種有機溶劑十分穩定及良好的耐酸鹼腐蝕性能等.

應用

微晶玻璃陶瓷由於它具有各種優良綜合性能，能滿足高精度技術要求，無須模具設計及製作大大縮短研製周期，可以加速工程進展，節省研製費用，因此深受廣大科研、教學和設計部門的歡迎。它特別適合汽車、軍工、航空航天、精密儀器、醫療設備、電真空器件、電子束暴光機、紡織機械、傳感器、質譜儀和能譜儀等儀器中廣泛使用。對於一些薄壁的線圈骨架，精密儀器的絕緣支架，形狀複雜等精度要求高的器件，微晶玻璃陶瓷更為適用，它可加工成任意形狀。它比氮化硼強度高，放氣率低，比聚四氟乙烯耐溫度，不變形，不變質，經久耐用，比氧化鋁瓷更好加工性好，生產周期短，合格率高，設計人員可任意製作所需尺寸的產品。

發展前景

1.耐高溫玻璃陶瓷 耐高溫玻璃陶瓷是隨着燒結法、溶膠-凝膠法等新工藝在玻璃陶瓷製備中的應用而發展起來的新材料。當玻璃陶瓷中析出如莫來石、尖晶石、銫榴石等耐高溫的晶體且含量較高時，材料可以耐很高的溫度。如銫榴石玻璃陶瓷中，不僅析出了這種耐高溫微晶，還析出了一些莫來石晶體，而且其殘餘玻璃相為晶體所包裹，這種材料可在1400℃左右的高溫下使用。

2.高力學性能的材料 玻璃陶瓷的微觀結構對其力學性能有很大影響，可用控制結構來改善性能，如交織結構可以提高強度和韌性；採用溫度梯度、熱擠壓等方法使晶體定向生長、也能大幅度提高力學性能，如以CaO-P2O5為基的玻璃陶瓷中析出定向微晶，其抗折強度可達700MPa，而且斷裂韌性也顯著提高；複合材料是提高玻璃陶瓷力學性能的又一有效途徑，可將具有不同於玻璃陶瓷基體力學性能的纖維、晶須或微粒與之複合，也可用金屬等其它材料與之複合，還可以將玻璃陶瓷的纖維或小球體複合到其它基體中，如用SiC晶須增強MgO-Al2O3-SiO2基的玻璃陶瓷，基抗折強度與斷裂韌性分別為500MPa及4.0MPa.m1/2，比未增強者提高兩倍以上。複合材料的力學性能可與Si3N，等結構陶瓷媲美，是一類有前景的新型結構材料。

3.生物玻璃陶瓷 生物玻璃陶瓷的主要優點是在玻璃中可引入CaO、P2O5，通過熱處理可以析出羥基磷灰石晶體，具有優良的生物相容性與生物活化性，組成中的其它組分可析出其它類型的晶體，保證材料的化學穩定性、可切削性等，比金屬、氧化鋁等材料更有前途。迄今已進行許多臨床試驗，有的長達六年之久，而且都取得了可喜的成果。

4.新型功能玻璃陶瓷 這類材料隨着新技術、高科技的需求而發展，它運用玻璃工藝成形及通過受控晶化析出所需晶體的特性製備具有壓電、半導、鐵電、電光、非線形等各種特性的材料。現在研究的一些主要功能材料有透紅外玻璃陶瓷、鐵電與鐵磁性玻璃陶瓷、摻Cr3+等離子的透明玻璃陶瓷，此外還有用於電子器件及其封接的玻璃陶瓷，用作催化劑載體與傳感器的多孔摻雜玻璃陶瓷等。但是功能晶體析出量不夠時，性能會導致「稀釋」效應，材料雖具有某些功能特性，但性能指標差，不能滿足應用要求。因此，如何提高功能晶體的晶化率和使材料儘可能為單一相或含最少異相是該類材料研究中的重點。