金屬陶瓷的分類及應用

Al₂O₃基金屬陶瓷可用作切削工具，適于高速切削。用Cr作金屬組分的Al₂O₃基金屬陶瓷比Al₂O₃陶瓷機械強度高，并隨組成中Cr含量增加，抗折和抗張強度有所增加。采用Cr-Mo合金效果更好，可在許多高溫條件下應用。例如作為噴氣火焰控制器、導彈噴管的襯套、熔融金屬流量控制針、“T”形澆口、爐管、火焰防護桿以及熱電偶保護套管和機械密封環等。Al₂O₃-Fe基金屬陶瓷硬度高、耐磨、耐腐蝕、熱穩定性高，廣泛用作機械密封環，以及農用潛水泵機械密封用，另外還可以在要求耐高溫、導熱、導電場合下作為高溫部件用。該環使用壽命長，而且不會因臨時啟動產生大量的熱而使環破碎。

ZrO₂基金屬陶瓷是另一種能用金屬粘結的陶瓷，可以制成有用的耐火材料。用5%～10%原子濃度的Ti粘結的ZrO₂基金屬陶瓷，可以制成適用于制造稀有和活性金屬的坩堝材料。

BeO基金屬陶瓷用W作粘結金屬，其熱抗熱震性較好，在較高溫度下才軟化，這種材料以用來制作坩堝。由W或Mo作粘結金屬的ThO₂基金屬陶瓷，可以制成許多用于電子工業的產品。由Al、不銹鋼或W粘結的可裂變的UO₂組成的金屬陶瓷可用作為核反應堆堆芯的燃料元件。這種金屬陶瓷可以較好地抑制裂變產物，導熱性好，從而可防止在高溫工作時熔化。

WC基金屬陶瓷是碳化物基金屬陶瓷中研究最多、應用最廣的一類金屬陶瓷。迄今，能保證材料高機械性能的最好的結構組合和原子間相互作用的古典示例，仍然是WC-Co基金屬陶瓷。因為它們在20℃時相組元的結構參數相接近，并且Co的高溫變態是通過孿生法從面心立方晶格轉變到六方晶格。這種轉變是由Co排列缺陷的低能量引發的，在Co內產生強烈的位錯分裂，從而保證高的屈服極限。

在碳化物基金屬陶瓷中，除WC外，以TiC為基的金屬陶瓷也研究得相當成熟，其應用也很廣。由于TiC陶瓷的熔點(3250℃)高于WC(2630℃)、耐磨性好、密度只有WC的1/3，抗氧化性遠優于WC，而且都能被Co潤濕，可用來替代目前廣泛使用在切削刀具工業中的WC-Co基金屬陶瓷而大大降低成本，因而引起了人們的極大興趣。

以Cr₃C₂為主要組分，用Ni、Ni-Cr或Ni-W作粘結金屬的金屬陶瓷具有密度低、耐磨、耐腐蝕性好、熱膨脹系數低、高溫抗氧化性好等一系列優良的性能，從而在工具方面和化學工業中得到了應用。可以用作鹽水捕魚桿導圈、抗熱鹽水腐蝕與磨損的軸承與密封材料、塊規、千分尺接頭和其它測量工具、黃銅擠壓模具、高溫軸承、制造油井閥門的閥球等。

由于TiB₂陶瓷具有某些獨特的物理化學性能，例如：高溫硬度極高、密度和電阻率低、彈性模量高、熱傳導性好、與金屬的粘著性和摩擦系數低、抗氧化性高、化學穩定性好等，因而被認為是制造新一代金屬陶瓷的很有發展前途的硬質相。

用質量分數0.02～0.05的B粘結ZrB₂的ZrB₂基金屬陶瓷可以在極高溫度下使用，包括燃燒室、火箭發動機和噴氣發動機的反應系統。用質量分數0.15的SiC和ZrB₂反應，這種固結的金屬陶瓷可進一步增強ZrB₂的抗氧化性，能經受得住1900～2500℃范圍內的氧化環境。這種金屬陶瓷可應用于處理熔融金屬的系統，如在壓鑄機上壓鑄液態合金所用泵的葉輪和軸承；霧化金屬粉末用的噴嘴以及與熔融活性金屬或蒸氣接觸的爐子零部件。