特陶之家tetaohome知識(shí)點(diǎn)名稱：石英陶瓷
關(guān)鍵詞：石英,SiO2,fused quartz ceramics
相關(guān)概念和介紹：
熔融石英陶瓷是以石英玻璃或熔融石英為原料，經(jīng)粉碎、成型、燒結(jié)等工藝制備的產(chǎn)品，是一種新型的高純耐高溫的石英材料，又稱之為熔融石英燒結(jié)制品、石英玻璃陶瓷。以二氧化硅(SiO2)為主要成分的陶瓷材料。
石英玻璃制品由于導(dǎo)熱性好，在使用時(shí)一旦發(fā)生失透(析晶)即損壞報(bào)廢，而石英陶瓷制品由于導(dǎo)熱性極差，在使用過程中即使表面發(fā)生析晶，其內(nèi)部析晶也很緩慢．制品仍可繼續(xù)使用。
主要優(yōu)點(diǎn)：
熔融石英陶瓷具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，其導(dǎo)熱系數(shù)為 2.09 W/mK。
線膨脹系數(shù)小，與石英玻璃相同或相近。具有很好的體積穩(wěn)定性，采用熔融石英陶瓷磚砌筑耐火爐可做到不留膨脹縫隙。溫度在 0℃-800 ℃時(shí)，熱膨脹系數(shù)僅為 0.54X10-6/℃。
熱震穩(wěn)定性好，可在1300℃時(shí)與20℃的空氣或水之間冷熱循環(huán)35次左右仍舊保持不破裂，區(qū)別于石英玻璃只需數(shù)次冷熱循環(huán)即遭破壞。
同石英玻璃一樣具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸性能好。除HF及300℃以上的濃磷酸對其有侵蝕作用外，其它鹽酸、硫酸、硝酸與其幾乎毫無作用。
在高溫環(huán)境下粘度大，高溫時(shí)的耐侵蝕沖刷性好，即使在2000℃時(shí)其粘度也比普通的玻璃熔體高100倍。
抗折、抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的上升而大幅度增加，隨著溫度升高其塑性增加，脆性減小。熔融石英陶瓷抗彎強(qiáng)度隨著溫度的升高而增加，在1000 ℃的抗彎強(qiáng)度比在室溫時(shí)提高了 30%-60%，這是由于在高溫時(shí)提高了熔融石英陶瓷中原子的遷移速率使部分裂紋尖端變鈍，從而增加了抗彎強(qiáng)度。
電性質(zhì)好，電阻大，良好的絕緣性，在室溫下電阻為 10的15次方Ω。其介電常數(shù)（3.0~3.5）與介電損失正切角（＜0.0004）隨溫度的變化都遠(yuǎn)低于剛玉和高溫陶瓷，可作絕緣材料，也是雷達(dá)天線罩的優(yōu)質(zhì)材料。
主要缺點(diǎn)：
存在體積密度低、顯氣孔率高、結(jié)構(gòu)疏松、致密性和均勻性差等問題，由此導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度低，抗彎強(qiáng)度比氧化鋁陶瓷低了幾十倍。
在高溫下燒成或使用時(shí)容易發(fā)生析晶，由玻璃相轉(zhuǎn)為晶相，這一性質(zhì)就限制了燒成溫度的提高，使其難以得到致密高強(qiáng)的制備，影響制品的使用性能。
國內(nèi)受提純技術(shù)和成本的制約，規(guī)?；a(chǎn)的熔融石英中 SiO2 含量一直無法突破 99.99%。
成型方法：
熔融石英陶瓷的制備方法主要有凝膠注模成型、注漿成型、等靜壓成型、熱壓鑄成型等，其中，凝膠注模成型是國內(nèi)常用的方法之一。
注漿成型是將物料放入少數(shù)的水溶性有機(jī)物的溶液中，攪拌均勻，形成漿料，然后注入多孔模具（一般為石膏模具）中，利用多孔模具的毛細(xì)管作用力和石膏的吸水功能，吸收漿料中的水分，使?jié){料成型的生產(chǎn)工藝。注漿成型制備熔融石英陶瓷工藝簡單、成本低、適于制備形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，但存在坯體成型時(shí)間長、均勻性差等問題。
注射成型是把陶瓷粉料和溶劑加入一定性質(zhì)和功能的有機(jī)載體，加溫混合均勻，經(jīng)過設(shè)備利用很快的速度注入模具內(nèi)讓樣品自然成型，最后將坯體內(nèi)的有機(jī)物通過比較復(fù)雜的化學(xué)物理方法除掉。注射成型可以較大規(guī)模生產(chǎn)、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但樣品很容易產(chǎn)生缺陷，做出來的產(chǎn)品成功率低，而且注射成型工藝中的有機(jī)粘結(jié)劑粘在模具中，清除起來特別困難。
注凝成型是在熔融石英漿料中引入凝膠體系，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使陶瓷顆粒原位固化，形成坯體。原位固化就是使顆粒保持在懸浮液中的原來位置，依靠顆粒之間的作用力和凝膠體系的作用，使?jié){料從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，得到坯體。
熱壓鑄成型是利用有機(jī)物(大部分為石蠟)高溫流變的特性，將料漿倒入石蠟做的模具中，一般加熱使?jié){料處于熔融態(tài)，等它冷卻后在一起放入到金屬模具中凝固成坯體。熱壓鑄成型操作簡單、成型時(shí)間短，成型的產(chǎn)品基本無需后期加工，燒結(jié)出的產(chǎn)品具有良好的致密性?；谝陨蠋c(diǎn)優(yōu)勢，熱壓鑄成型方式得到普遍應(yīng)用。但熱壓鑄成型工藝過程復(fù)雜、能耗量大、成本也比較高，且石蠟與表面活性劑(油酸、硬脂酸)的用量也會(huì)影響到熔融石英的流動(dòng)性及坯體的強(qiáng)度，進(jìn)而影響到成型工藝。
應(yīng)用:
玻璃行業(yè)，因熔融石英陶瓷制品的熱穩(wěn)定性能好，被用作熔融石英陶瓷輥、導(dǎo)氣噴嘴、陶瓷內(nèi)澆口杯、浮法玻璃中的閘板磚等。
在冶金行業(yè)，因熔融石英陶瓷具有強(qiáng)度高、熱膨脹小、抗熱震性能好等優(yōu)良性能，被用作熔融石英升液管、熔融石英水口等。
在航空航天行業(yè)，熔融石英陶瓷因其對雷達(dá)波透過時(shí)損失小和畸變小性能，熔融石英陶瓷制品用作導(dǎo)彈天線罩，同時(shí)也滿足導(dǎo)彈外形和強(qiáng)度的要求。
在多晶硅行業(yè)，熔融石英陶瓷坩堝是制備太陽能多晶硅鑄錠不可缺少的部件，因熔融石英陶瓷坩堝的成分與多晶硅成分相似，熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性能好以及具有較高的體積密度和抗彎強(qiáng)度等。同時(shí)，多晶硅鑄錠制備過程中坩堝屬于一次性消耗品，熔融石英陶瓷制品也可以節(jié)省大量的成本。由于多晶硅錠基本為方形，故熔融石英坩堝也俗稱石英方坩堝。市場的主流產(chǎn)品有G5系列：883mm×883mm×420mm/480mm，G6系列：1040mm×1040mm×500mm、壁?。?6mm－20mm）。多晶硅鑄錠熔煉過程中對裝載多晶硅的容器的要求極其苛刻，熔融石英陶瓷作為一種能抗拒溫度劇變的耐火材料，被視為是盛載多晶硅鑄錠的完美容器。
在電工行業(yè)，熔融石英陶瓷因其擊穿電壓高、介電常數(shù)低、損耗角正切值低、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，熔融石英陶瓷制品被廣泛用作氣體放電室絕緣罩、導(dǎo)流加熱器、氣體激光放電室元件等。
信息來源：
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延伸閱讀：
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