玻璃陶瓷自1957年問世以來,已得到廣泛的研究與開發,不論在其制備工藝上還是其它的性能上都有一個非常大的打破,而且使玻璃陶瓷具有了既不同玻璃,又不同于燒結陶瓷的特點。
玻璃陶瓷的種類有硅酸鹽玻璃陶瓷、氮氧玻璃陶瓷、氟云母玻璃陶瓷等。由于玻璃陶瓷有獨特的物理化學性能、熱膨脹系數可調性、機械強度高、電絕緣性能優良、耐磨耐腐蝕及熱穩定性好,作為普通型材料主要用于建筑和生活,而作為結構材料和功能材料則用于國防高等技術、微電子技術、生物醫學等方面。其生產工藝簡單,成型方式靈活,傳統的熔融法生產玻璃陶瓷工藝已較為成熟,研究工作已集中在新工藝方面。下面將介紹玻璃陶瓷在特殊領域中的優勢。
1、低膨脹和可調節膨脹的玻璃陶瓷
(1)低膨脹玻璃陶瓷具有很高的熱穩定性,使它成為制造炊具的理想材料,到目前為止它還是玻璃陶瓷非常大的應用領域。
(2)低膨脹或零膨脹玻璃陶瓷對溫度變化特別不敏感,這類材料適合隨要求溫度改變,而尺寸穩定的應用范圍中。
(3)玻璃陶瓷有膨脹系數,可以在很大范圍內使它能和多種金屬封接而成為焊料。
2、透射電磁波的玻璃的玻璃陶瓷電磁波譜包含相當寬的頻率范圍,玻璃陶瓷有很多部分波的傳輸,具有相當大的潛力。
3、用于微電子技術的玻璃陶瓷
4、耐火玻璃陶瓷
玻璃陶瓷的耐高溫能力大多數比燒結陶瓷差,以等離子或弧焙能獲得更高的溫度,但這些技術僅有于有限的組成。鎂
鋁硅酸鹽類材料如鋇硅酸鹽類能經受超過1000聶氏度的溫度,非常大改進是在選擇的組分中引入氮。
5、生物醫學應用中的玻璃陶瓷
(1)玻璃陶瓷在這個領域的優點是生物活性。用Na2O-CaO-P2O5-SiO2,系統玻璃陶瓷已取得類似于人臂和腿骨的強度,其中主晶相是Ca2P2O5和Na2Ca3Si6O16平均晶粒尺寸約為20um。硅的存在加大骨礦化速度并有利于骨骼發育。
(2)玻璃陶瓷材料在生物醫學這一領域中應用較有優勢:有用于金屬牙彌補術的鉀鋁硅酸鹽;用粉末工藝制的并著色成與天然相稱的鋰鈣鋁硅酸鹽;用“失蠟”石膏鑄法成型的云母玻璃陶瓷;用于薄飾板的非整體齒冠的磷硅酸鹽等。
6、可機械加工的玻璃陶瓷
可機械加工的玻璃陶瓷是70年代初期發展起來具有不同一般的綜合性能的新型材料,通過機械加工成尺寸非常準確和樣式多樣的制品,加工后不需任何處理便可使用。
近代玻璃陶瓷制備方法主要有燒注法、燒結法,前者需在原料中加入晶核劑,促使其微晶化,使用于非常大塊體的制品;后者主要利用玻璃末粒子表面的成核作用而析晶。在其特殊應用方面,優于一般玻璃或陶瓷的應用。玻璃陶瓷具有內容豐富、涉及面廣及特殊領域中應用優勢,有待于進一步的研究和開發,尋找新的應用領域。