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火電耐磨陶瓷管：金屬陶瓷如何獲得互溶或單向溶解
文章發布日期：2019-08-01 20:04
我國標準GB3500—83基本上與定義相同，定義為“由少一種金屬相和少一種通常為陶瓷性質的非金屬相組成的燒結材料”。按照這一定義，彌散強化材料、燒結摩擦材料，含石墨或氧化物、碳化物的電觸頭材料等都屬于金屬陶瓷。
對于金屬陶瓷來說，需要考慮的主要問題是如何把兩個以上不同的相結合起來，獲得良好的顯微結構。為此金屬(合金)相和陶瓷相必須考慮以下條件：
金屬相與陶瓷相之間應有一定的溶解度，但無劇烈的化學反應。一定的溶解度有助于粘結相和非金屬相之間的牢同結合，這一點被認為是C0一WC合金獲得高強度的重要原因。為了獲得一定程度的互溶或單向溶解，添加另一組元和控制工藝也是方法之一。例如cr—Al2O3體系，如果在燒結時適當控制氧化氣氛，使金屬鉻表面生成一層Cr203這層Cr2O3和Al2O3是異晶同構的，極易形成固溶體而產生牢固的結合。又如Fe、Co、Ni和Al2O3反應可生成尖晶石相，即(Fe、Ni、C0)O•Al2O3也有利于結合。
金屬相和陶瓷相之間一定的反應是允許的，有時還是有利的。但如果反應劇烈，金屬相變成為金屬化合物相。結果，金屬相的量大大減少，甚不復存在，整個復合體變成幾種化合物的聚集體，也就不成為金屬陶瓷了。例如，CrB2和金屬Ni，在高溫下可發生如下反應：2CrB2+Ni=Cr2NiB4
又如。MoSi：陶瓷中也很難添加金屬制成金屬陶瓷來改善其脆性。因為它與在金屬陶瓷中常用的那些金屬會發生反應生成復雜的硅化物。
金屬相和陶瓷相的熱脹系數應盡可能接近。對于單一材料來說，熱脹系數愈小，抗熱震性愈好。但對金屬陶瓷來說，除考慮整體熱脹系數之外，還要考慮組元材料熱脹系數的差別。這種差別如果太大，便會使材料在急冷急熱的使用條件下產生巨大的熱應力，甚使材料產生裂紋或斷裂。
為了獲得良好的顯微結構，金屬相和陶瓷相的量應有適當的要求。金屬陶瓷的理想顯微結構往往是隨著用途的不同有很大的差異。但從獲得好的力學性能出發，理想的結構應該是：細顆粒的陶瓷相均勻分布于金屬相中，金屬相以連續的薄膜狀態存在，將陶瓷顆粒包裹。根據這一要求陶瓷相的量應5％～85％是有理由的。