可加工陶瓷材料現狀
自20世紀六、七十年代以來,出現了多種可加工陶瓷材料。主要有雲母陶瓷(微晶玻璃)、六方氮化硼、碳化矽鈦和磷酸稀土體係陶瓷。雲母陶瓷是一種開發得較早、較為成熟的可加工陶瓷,目前已有商品出售。它是由片狀雲母微晶均勻分散在玻璃基質中的玻璃陶瓷。雲母屬於層狀結構矽酸鹽礦物,具有良好的電絕緣性,其結構內的層與層之間靠範德華鍵聯接,結合很弱,容易發生解理。在切割刀具作用下,沿解理麵產生微裂紋,通過微裂紋相互連接使小部分材料被去除,所以有很好的可加工性。
六方氮化硼具有和石墨一樣的層狀結構,材料在同一層內具有很強的共價鍵,但是層與層是靠範德華力結合在一起,在外力的作用下,這些層狀結構在層與層之間容易滑移。因此,六方氮化硼製品具有良好的加工性能。同時,六方氮化硼製品電絕緣性能也相當好。但是,六方氮化硼製品材料容易吸潮,造成電性能大幅度下降。此外,六方氮化硼極難燒結,其製品必須用熱壓工藝生產,現有的陶瓷熱壓工藝還不能製造大尺寸材料。因此,六方氮化硼材料的應用受到極大的限製。
碳化矽鈦材料是近年來新發現的一種具有良好的可加工性的金屬陶瓷,但由於具有導電性,不能作為電絕緣材料使用,該材料的原料合成難度相當大,目前尚處在研究階段。
磷酸稀土體係陶瓷,是20世紀90年代出現的一種新型可加工陶瓷材料。磷酸稀土晶體由於具有層狀結構使材料具有可加工性,由於這種材料可以同許多氧化物進行複合形成晶界弱結合複合陶瓷材料,使得最終材料的性能可通過不同的複合方式來調控,因此可製造高性能的可加工陶瓷材料。該材料存在的一個主要問題是所用的原料比較昂貴,使得製造成本很高。此外能否製成電絕緣性能良好的材料尚不清楚。
綜上所述當前真正被大量用於電絕緣方麵的可加工陶瓷是雲母基材料。雲母陶瓷通常有二種製造方法:①以雲母粉為主要原料,加入適量燒結助劑,通過熱壓燒結而成。該工藝僅適合生產小型簡單形狀製品;②采用微晶玻璃製造工藝,由於受設備和工藝的限製,材料的尺寸不可能很大,一般直徑在150mm以內,長度不大於300mm。當前隨著電力、電子工業日新月異地發展,在許多場合要求提供大尺寸的可加工絕緣陶瓷材料,以滿足各種高新技術的用途。