登陆注册
2706700000003

第3章 走出远古的新材料(3)

我们罗嗦了这么多,归纳起来,就是一句话:在军事国防上,在工业战线上,在日常生活中,人们迫切需要有一种能自动调光的护目镜。这种护目镜在遇到强光时能自动迅速变暗,当危险光消失后,又能恢复到原来的明亮状态。

现在,有了透光陶瓷,人们便可梦想成真了:有一种透光陶瓷能透光、耐高温、耐腐蚀、强度高。讲得形象一点,在陶瓷护目镜的镜片中,有一套自动化关闭、开启系统。有了这种新颖护目镜,电焊工人在操作时,就不必一手拿着面罩,一手拿着焊枪——进行电焊时,把面罩戴上;电焊一结束,再拿下面罩。有了这种护目镜,核试验工作人员就可以戴着它进行核爆炸前的各项准备工作了。

墨镜家族中的这位新成员,为需要在强光下工作的人们带来了福音。

陶瓷轴承

轴承可分为三种:滚动轴承、滑动轴承和电磁轴承。

滚动轴承是一种高度标准化的机械零件,有着多种尺寸规格和精度等级的系列型号,可以在相当大的范围内满足各种机械对轴承的要求。由于滚动轴承的维护十分简便,因此得到了非常广泛的应用。

滚动轴承结构的最大特征是,在有相对运动的两个套圈之间放置有滚动体,因此,滚动轴承较之滑动轴承具有摩擦系数小、消耗功率少、效率高的优点。

讲得通俗一点,滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成,过去通常用合金钢制造。20世纪90年代中期,陶瓷滚动轴承已经问世。经试用表明,陶瓷滚动轴承具有以下优点:

第一,由于陶瓷几乎不怕腐蚀,所以,陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

第二,由于陶瓷滚动小球的密度比钢低,重量更要轻得多,因此转动时对外圈的离心作用可降低40%,进而使用寿命大大延长。

第三,陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小,因而在轴承的间隙一定时,可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。

第四,由于陶瓷的弹性模量比钢高,受力时不易变形,因此有利于提高工作速度,并达到较高的精度。

国外已开发成功了在高温条件下采用固体润滑剂的陶瓷滚动轴承,也有利用液体或油脂润滑的特种钢与陶瓷组合而成的滚动轴承或全陶瓷滚动轴承。

至于谈到陶瓷滚动轴承的制造材料,主要采用氮化硅陶瓷。据有关资料报道,现代陶瓷中崛起的两颗新星——氮化硅和碳化硅都具有惊人的耐高温性能。氮化硅陶瓷在1400摄氏度,碳化硅陶瓷在1700摄氏度时,强度仍高达每平方厘米7000千克,而大多数金属这时早已软化或熔化成液体了。

陶瓷的特异功能

到了现代社会,陶瓷已经得到更大的发展,并在工业和科学技术中有着极为广泛的用途。这些陶瓷称为先进陶瓷或精细陶瓷。它们代表陶瓷发展的第二个阶段。也就是说,先进陶瓷的主要成分和传统陶瓷的主要成分是硅酸盐化合物不同,是指用氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物和其他无机非金属材料制作的陶瓷。

先进陶瓷有许多“特异功能”,比如有的具有良好的绝缘性,有的则具有半导体性能,有些还能导电,有些甚至在一定温度下具有超导性,即完全没有电阻。有些陶瓷有一种奇特的性能,在它上面加上压力,它就能产生电压,称为压电陶瓷。

还有一些陶瓷对电、磁、光线、声音、温度冷热、潮湿等外界条件的变化很敏感,称为敏感陶瓷,可用来制造各种传感器元件。先进陶瓷还具有一般陶瓷通常具有的耐热、耐磨、高硬度、抗氧化等性能。先进陶瓷的成分也和用天然无机化合物(如硅酸盐化合物,陶土、瓷土等)烧结出的传统陶瓷有很大不同。而是以精制的高纯度人工合成的无机化合物(如各种氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物或其他无机非金属)为原料,采用精密控制的工艺方法烧结出来的。

不会破损的陶瓷锤子

陶瓷在人类发展史上作出了巨大的贡献。不过,它给人的印象总是很脆的。比如,一只瓷碗掉在地上,就会“粉身碎骨”。那么,用陶瓷去做锤子,不怕它“以卵击石”吗?

原来,科学家们在对陶瓷进行研究后发现,陶瓷里面往往存在着一些细微裂纹,当它受到诸如撞击、敲打等外力作用时,这些细微裂纹便会不断扩展,汇集起来,变成粗大的裂纹,以致最后“粉身碎骨”。如果不让陶瓷中的细微裂纹扩展开来,就可以制成一种打不碎的陶瓷了。有人把这种新产品称为韧性陶瓷,也有人称它为陶瓷钢。

陶瓷锤子不会破损的奥秘在于:在氧化锆陶瓷的原料中,人们又添加了少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉末。经高温烧制成氧化锆陶瓷后,其中的氧化锆变成了两种晶体,它们分别叫立方晶体和四方晶体。当它在外力作用下,四方晶体就会变成一种单斜晶体,体积迅速增大。由于晶体体积的增大,从而阻止了陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样,陶瓷锤子就不会破裂了。

陶瓷钢除了具有不脆的优点外,还具有强度大、硬度高和不怕腐蚀等性能。因此,它除了可以制成陶瓷锤子以外,还可以制成菜刀、剪刀、螺丝刀、锯子、斧头等用具。

体积小效率高的陶瓷发动机

用陶瓷制造发动机是当代材料科学中的一个热门话题。不久前,美国将陶瓷发动机安装到坦克上,做了如下试验:在演习场200米的起跑线上,停放着两辆坦克,一辆是装有500马力的钢质柴油发动机,另一辆是装有同等马力的陶瓷发动机。有趣的是,钢质发动机坦克在充分预热运转后,经过26秒钟到达终点,而陶瓷发动机坦克只用了19秒钟。显而易见,陶瓷发动机坦克不仅比钢质发动机坦克快了7秒钟,而且无须预热运转。

到目前为止,世界上已有中国、美国和日本将陶瓷发动机装到大客车上,进行了长距离实车试验。由于陶瓷能耐很高的温度,用它制造的发动机可以不要冷却供水系统,因而使发动机的体积大大缩小,重量大大减轻。陶瓷发动机最突出的优点是,发动机的热效率可达到50%左右,用同样多的燃料,可使汽车多跑30%的路程。所以,陶瓷发动机被称为节能型发动机。

采用工程陶瓷的燃气轮机

首先,让我们来了解一下,什么是工程陶瓷?

随着现代科学技术的飞速发展,出现了特种陶瓷,并广泛应用于生活和生产中,如手表外壳、人工骨、高速切削刀具、汽车部件等。特种陶瓷按用途分,利用它电气特性的称为电陶瓷,而利用机械特性的就称为工程陶瓷。

燃气轮机为什么要采用工程陶瓷?

燃气轮机是一种先进的动力机械,它的核心部件是由静叶片和转子组成的涡轮。运行时,从燃烧室出来的高温高压燃气通过静叶片高速喷到转子叶片上,使转子高速旋转而产生动力。

燃气温度越高,产生的动力越大,效率就越高,燃料也越省。可是,目前利用超高温合金制成的涡轮,即使加上复杂昂贵的冷却技术,最高使用温度极限也不得超过1150℃,从而限制了燃气轮机效率的提高。而现代工程陶瓷中崛起的两颗新星——氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷却具有惊人的耐高温性能。氮化硅陶瓷在1400℃,碳化硅陶瓷在1700℃时,强度都高达70兆帕。用它们制作涡轮叶片,可把燃气温度提高到1370℃以上,使燃气轮机的效率大幅度提高。

因此,工程陶瓷成了制造燃气轮机的最佳选择。

永不褪色的陶瓷照片

1991年,日本富士胶卷公司与一家窑业公司合作,开发成功了世界上第一张陶瓷照片。

这种陶瓷照片是使用硬度仅次于金刚石的陶瓷作为基色,用无机质的釉药在它表面形成照片图像,然后在高温下上彩。

由于陶瓷照片使用无机质的色素在高温下烧成,所以,无论在太阳光曝和烈焰的高热下,或者置于海水之中,都不会褪色,而且不易受损。研究人员在使用日光照射试验机的测试中发现,即使经历1200小时也未发生任何变化,就是在一些有机溶剂中也不会变化。

据有关专家称,陶瓷照片的用途很广,纪念照片、纪念碑、道路标志等等方面它均可发挥独特的效用,还可用于房屋尤其是易沾水房间墙壁装饰的特色陶瓷砖等方面。

同类推荐
  • 冒险小王子14:失落的雪玫瑰

    冒险小王子14:失落的雪玫瑰

    《冒险小王子》系列书是一套优秀的儿童小说读物。故事中的主人公包小龙,天生拥有一种神奇的魔力。他和小伙伴汤诺、于萌萌等人,来到了与人类社会相互依存的纳尤古精灵国度,和小精灵们一起对抗力量强大的邪恶精灵师,挫败了邪恶精灵师一个又一个险恶的阴谋。此系列书刻画了一群智慧、勇敢,敢于向困难挑战的优秀儿童人物形象。
  • 骆驼

    骆驼

    《骆驼》是一套以动物为主人公的小说。该系列作品,会聚中国最优秀的动物小说作家的佳作,通过引人入胜的故事,表现丑陋与美丽融于一体的原生态的生命,揭示生命中残酷竞争、顽强生存和追求辉煌的精神内核。以明朗而优美的语言、深沉的笔触,通过对动物社会的描写,揭示动物之间情感纠葛的内心世界,使少年儿童读者不仅了解了动物的生活习性,还可以从中引发联想,思考其中的内涵。《骆驼》中的爱情,有点悲,有点沉,让人思念那个时候人的爱情和动物的爱情是多么伟大啊!
  • 超级大侦探:一分钟破案

    超级大侦探:一分钟破案

    本书精选了200多个古今中外的经典案例,融知识性、趣味性于一体,让你过一把侦探瘾。打开它,就如同走进了一所神秘的大侦探学校。它首先综述破案的常识和技巧,然后以相应的破案故事来加以说明。在侦破每个案件时,为适合中小学生的阅读心理,按照一分钟阅读的编排,对每个破案故事的讲述简短而生动,并配以与故事相关的现场插图,生动形象,让你开动脑筋,充分发挥逆向思维、发散思维、创造思维等思维模式,通过分析推理巧破疑案、奇案、悬案。在讲述完案情后,会给你一个欲说还休的破案密钥,为你稍作提示,如果你还是不得要领,可以参见书后的详细答案,相信此时你一定会有恍然大悟、豁然开朗的感觉!
  • 生物百谜(走进科学)

    生物百谜(走进科学)

    《中国学生成长必读书:生物百谜》为《走近科学阅读百科》系列之一:本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 中国少年科幻之旅:异星大劫案

    中国少年科幻之旅:异星大劫案

    中国科幻名家获奖佳作丛书:异星大劫案(获奖佳作珍藏版)》内容简介:米泽堪称国内幽默科幻第一人,收录在《中国科幻名家获奖佳作丛书:异星大劫案(获奖佳作珍藏版)》中的大多作品均属幽默、讽刺类作品,其语言简洁机智,生动诙谐,机锋暗藏,令人捧腹。《中国科幻名家获奖佳作丛书:异星大劫案(获奖佳作珍藏版)》以意欲到地球大展宏图的“银河五虎”令人啼笑皆非的经历,展现了当前地球人类社会生活中许多值得反思的问题,寓思考于笑声之中,幽默紧凑的故事不输于许多幽默动画大片。
热门推荐
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 火神的诅咒

    火神的诅咒

    被火神诅咒的游白,能依靠的,只有火球术与自己!个人武力不够,小队势力来凑。火球威力不行,万千变化改进。异世界,剑与魔法,人与魔兽,只为那最终的异族之战
  • 攻略总裁

    攻略总裁

    蓝兰出生就带着倒霉的体质,让身边的人背负了不少霉运。直到遇见他,就好像是遇到了克星,再也没办法逃离。
  • 容你双世情刻骨

    容你双世情刻骨

    朱砂,小时候是个地里刨食的小脏崽子,大了是个到处逢迎的小狐媚子,没根骨没天赋,除了嘴甜一无是处。云知月就不一样,云知月除了嘴巴刻薄可以说是完美无缺。朱砂从云知月不要的衣服,一直捡到云知月不要的男人,珍而重之。可就是这样一个女人,却将整个世界搅得天翻地覆……
  • 穿越农家乐悠悠

    穿越农家乐悠悠

    为什么世间最惨绝人寰的事情偏偏发生在她的身上,一次意外的车祸,让她告别了高楼大厦,一朝醒来睁眼看到的是茅屋破房.她不甘,不愿,不想接受这样的现实。跳河,上吊,绝食,还是割腕,她一样都没有勇气尝试,最终只能无奈放弃。还好,爹娘疼,兄弟爱,姐姐宠,重生来此也并非一无所有。好吧,既来之,则安之,洗衣,做饭,绣花,种田,经商,且看她小小人儿在古代如何一步一步金钱爱情双丰收.
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 名人传记丛书:弗罗斯特

    名人传记丛书:弗罗斯特

    名人传记丛书——弗罗斯特——围绕着他,美国诗歌渐行渐丰满:“立足课本,超越课堂”,以提高中小学生的综合素质为目的,让中小学生从课内受益到课外,是一生的良师益友。
  • 鬼才王爷安天下

    鬼才王爷安天下

    华夏大地江南赵氏江北董氏征战不休。北地匈奴虎视垂涎,海外倭寇万魔群舞。一朝穿越成为藩王之子,身边是夜夜垂泪的娘亲,身前是手握重权的爹爹,侧边还站着雄姿勃发的哥哥。娘亲别哭……扶我起来。你们尽管驰马战江山,我来执笔安天下。
  • 快穿之反派boss你住手

    快穿之反派boss你住手

    (1v1宠文)身为一方大世界的界灵千谙,这辈子最大心愿就是世界和平,成为界神,从此走上人生巅峰。然……喂喂喂,说你呢,哪跑出来的?乖,不要任性好不好?然……我擦,你给我住手……终于,某男把自己给搞死了,苦逼的她从此走上了寻找某人灵魂碎片的快穿之路……也就算了,关键是你能不能正常一点?让我好好的做个任务成么?
  • 爱望乐趣味游戏

    爱望乐趣味游戏

    全世界孩子都有一个共同的爱好,是什么呢?就是他们都爱玩游戏!爱望乐趣味游戏——已在一百多个国家被广泛使用,适用于户内户外任何场地深刻剖析孩子的年龄、心理、生理特点和兴趣点,寓教于乐,寓乐于教为组织者提供内容详尽、操作简易的指导,通过一起游戏帮助父母更多的了解孩子,享受美好的亲子时间和孩子一起制作喜欢的游戏材料,增强孩子动手动脑能力帮助孩子克服胆怯和社交障碍,对不同个性的孩子进行有针对性的引导让孩子知道“游戏里没有失败”,充分享受过程的快乐。