特陶之家tetaohome知識點名稱：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熱性好，在使用時一旦發(fā)生失透(析晶)即損壞報廢，而石英陶瓷制品由于導熱性極差，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：
熔融石英陶瓷具有較低的導熱系數(shù)，其導熱系數(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，熱膨脹系數(shù)僅為 0.54X10-6/℃。
熱震穩(wěn)定性好，可在1300℃時與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，高溫時的耐侵蝕沖刷性好，即使在2000℃時其粘度也比普通的玻璃熔體高100倍。
抗折、抗壓強度會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度隨著溫度的升高而增加，在1000 ℃的抗彎強度比在室溫時提高了 30%-60%，這是由于在高溫時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）隨溫度的變化都遠低于剛玉和高溫陶瓷，可作絕緣材料，也是雷達天線罩的優(yōu)質(zhì)材料。
主要缺點：
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，由此導致其機械強度低，抗彎強度比氧化鋁陶瓷低了幾十倍。
在高溫下燒成或使用時容易發(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)模化生產(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、適于制備形狀復雜的產(chǎn)品，但存在坯體成型時間長、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)的有機物通過比較復雜的化學物理方法除掉。注射成型可以較大規(guī)模生產(chǎn)、可以實現(xiàn)自動化，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。基于以上幾點優(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)的用量也會影響到熔融石英的流動性及坯體的強度，進而影響到成型工藝。
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波透過時損失小和畸變小性能，熔融石英陶瓷制品用作導彈天線罩，同時也滿足導彈外形和強度的要求。
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度等。同時，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，熔融石英陶瓷制品被廣泛用作氣體放電室絕緣罩、導流加熱器、氣體激光放電室元件等。
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