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玻璃陶瓷

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又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。微晶玻璃陶瓷又称可加工陶瓷，是以合成云母为主晶相的云母微晶玻璃，是一种可以机加工的陶瓷材料，该材料具备了良好的加工性能、真空性能、电绝缘特性及耐高温、耐化学腐蚀等优良性能。

简介

中文名：玻璃陶瓷

密度ρ：2.6g/cm3

导热系数：A（90℃）1.6W*(m*k)-1

外文名：glass-ceramics

热 容：cp(20-100℃)0.8KJ*（KQ*K）-1

基本内容

glass-ceramics；pyzoceram；microcrystalline glass

又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能，被广泛用于机械制造、光学、电子与微电子、航天航空、化学、工业、生物医药及建筑等领域。由于玻璃陶瓷面板的制造工艺复杂，技术要求高，目前，高质量玻璃陶瓷生产工艺及控制技术基本上被国外所垄断，国内玻璃陶瓷生产工艺存在质量品质差、成品率底等问题。

是玻璃在催化剂或晶核形成剂作用下结晶而成的多晶的新型硅酸盐材料，为晶相和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的混合体。通常晶体的大小可自纳米至微米级，晶体数量可达50％～90％。具有高机械强度，低电导率，高介电常数，良好的机械加工性能，耐化学腐蚀性、热稳定性等。这些性能取决于晶体种类、数量，以及剩余玻璃相的组成和性能，并和晶化条件等密切相关。按成核或晶化处理不同分为光敏和热敏微晶玻璃等。可用于制作电路板，电荷存储管，光电倍增管的屏，导弹弹头，雷达天线罩，轴承，泵、反应堆中子吸收材料，绝缘支柱等。

特性

该材料具备了良好的加工性能、真空性能、电绝缘特性及耐高温、耐化学腐蚀等优良性能。

加工性

微晶玻璃陶瓷最突出的特性是可用标准金属加工工具和设备进行车、铣、刨、磨 、钻、锯切和攻丝等加工。是一般95瓷、氮化硅瓷等绝缘材料无法比拟的。微晶玻璃陶瓷 加工性能类似于铸铁，它能加工成各种形状复杂，精度要求高的产品。微晶玻璃陶瓷虽系脆硬材料，但只要合理地确定加工工艺路线及装夹方式，注意加工方法，准确地选择切削用量，在一般设备上公差等级可控制在IT7级，光洁度达到0.5μm,加工精度控制在0.005mm是完全可行的。如加工设备优良，操作技术熟练，则精度可达μ级。

电性能

微晶玻璃陶瓷是一种优良的高温电绝缘材料，在许多电器设备中都可以应用，它有很高的电绝缘强度，高体积电阻及低介质损耗。

热性能

微晶玻璃陶瓷是一种耐高温绝缘材料，同时又是能在超低温领域广泛使用的耐腐蚀电绝缘材料。它的使用范围在-270℃~+800℃。由于微晶玻璃陶瓷中的云母晶体具有一定的弹性，能制止微裂纹的延伸，因此它又具有较好的的抗热冲击性能。它的低热膨胀系数保证了工件的尺寸稳定，可进行气密封结。

其它性能

微晶玻璃陶瓷经过180℃烘烤，160℃保温1小时，真空老练8小时，放气率为8.8×10-9 ml/s. cm2 它不导磁，比重是普通钢材的1/3，比铝还轻，吸水率极低。由于它完全由无机材料组成，因此还有不老化不变形，对各种有机溶剂十分稳定及良好的耐酸碱腐蚀性能等.

应用

微晶玻璃陶瓷由于它具有各种优良综合性能，能满足高精度技术要求，无须模具设计及制作大大缩短研制周期，可以加速工程进展，节省研制费用，因此深受广大科研、教学和设计部门的欢迎。它特别适合汽车、军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束暴光机、纺织机械、传感器、质谱仪和能谱仪等仪器中广泛使用。对于一些薄壁的线圈骨架，精密仪器的绝缘支架，形状复杂等精度要求高的器件，微晶玻璃陶瓷更为适用，它可加工成任意形状。它比氮化硼强度高，放气率低，比聚四氟乙烯耐温度，不变形，不变质，经久耐用，比氧化铝瓷更好加工性好，生产周期短，合格率高，设计人员可任意制作所需尺寸的产品。

发展前景

1.耐高温玻璃陶瓷 耐高温玻璃陶瓷是随着烧结法、溶胶-凝胶法等新工艺在玻璃陶瓷制备中的应用而发展起来的新材料。当玻璃陶瓷中析出如莫来石、尖晶石、铯榴石等耐高温的晶体且含量较高时，材料可以耐很高的温度。如铯榴石玻璃陶瓷中，不仅析出了这种耐高温微晶，还析出了一些莫来石晶体，而且其残余玻璃相为晶体所包裹，这种材料可在1400℃左右的高温下使用。

2.高力学性能的材料 玻璃陶瓷的微观结构对其力学性能有很大影响，可用控制结构来改善性能，如交织结构可以提高强度和韧性；采用温度梯度、热挤压等方法使晶体定向生长、也能大幅度提高力学性能，如以CaO-P2O5为基的玻璃陶瓷中析出定向微晶，其抗折强度可达700MPa，而且断裂韧性也显著提高；复合材料是提高玻璃陶瓷力学性能的又一有效途径，可将具有不同于玻璃陶瓷基体力学性能的纤维、晶须或微粒与之复合，也可用金属等其它材料与之复合，还可以将玻璃陶瓷的纤维或小球体复合到其它基体中，如用SiC晶须增强MgO-Al2O3-SiO2基的玻璃陶瓷，基抗折强度与断裂韧性分别为500MPa及4.0MPa.m1/2，比未增强者提高两倍以上。复合材料的力学性能可与Si3N，等结构陶瓷媲美，是一类有前景的新型结构材料。

3.生物玻璃陶瓷 生物玻璃陶瓷的主要优点是在玻璃中可引入CaO、P2O5，通过热处理可以析出羟基磷灰石晶体，具有优良的生物相容性与生物活化性，组成中的其它组分可析出其它类型的晶体，保证材料的化学稳定性、可切削性等，比金属、氧化铝等材料更有前途。迄今已进行许多临床试验，有的长达六年之久，而且都取得了可喜的成果。

4.新型功能玻璃陶瓷 这类材料随着新技术、高科技的需求而发展，它运用玻璃工艺成形及通过受控晶化析出所需晶体的特性制备具有压电、半导、铁电、电光、非线形等各种特性的材料。现在研究的一些主要功能材料有透红外玻璃陶瓷、铁电与铁磁性玻璃陶瓷、掺Cr3+等离子的透明玻璃陶瓷，此外还有用于电子器件及其封接的玻璃陶瓷，用作催化剂载体与传感器的多孔掺杂玻璃陶瓷等。但是功能晶体析出量不够时，性能会导致“稀释”效应，材料虽具有某些功能特性，但性能指标差，不能满足应用要求。因此，如何提高功能晶体的晶化率和使材料尽可能为单一相或含最少异相是该类材料研究中的重点。