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安庆孟蹈会展服务有限公司

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              东莞市明睿陶瓷科技有限公司

              DONGGUAN MINGRUI CERAMIC TECH. CO., LTD.

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              结构陶瓷材料在石油工业中的应用
              发布时间:2020-12-28????来源:明睿陶瓷???作者:管理员

                     随着能源开发、空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术{体育竞猜网主词}、红外技术{体育竞猜网主词}、传感技术等新技术的出现,现有的一般材料已难以满足要求。陶瓷材料以其独有的耐热、耐磨、防腐蚀、轻质、绝缘、隔热等诸多优点,因而成为新材料的发展重点之一{体育竞猜网主词}。
               

                    在新材料世界里{体育竞猜网主词},陶瓷材料与金属材料、有机高分子材料形成三足鼎立之势,同时它们又互相复合,取长补短{体育竞猜网主词},成为新技术革命的支柱{体育竞猜网主词}。

               

                    陶瓷主要由一些非金属矿物质和氮化硅、氧化硅等组成{体育竞猜网主词},它比起钢有更高的抗热和抗化学反应能力,十分适宜于取代各种合金来制造内燃机等耐高温机械设备。20世纪90年代以来,热熔技术和喷雾干燥技术的进一步提高{体育竞猜网主词},更有助于人们掌握陶瓷的实际成分。将陶瓷作基体材料,用连续纤维{体育竞猜网主词}{体育竞猜网主词}、晶须、颗粒等增强剂复合{体育竞猜网主词},所制得的陶瓷复合材料,可用于制造航空、精密仪器、机械工具{体育竞猜网主词}、电子和人体等诸多方面的复合陶瓷器件。

               

                    普通陶瓷经过高技术复合后,其抗疲劳强度和抗腐蚀性能甚至高于钢或高温合金材料,用它制造发动机、宇航器材或潜水设备尤为理想。由于微波干燥技术日臻完善,使得复合陶瓷的性能不断提高。德国工具生产商利用复合陶瓷的坚硬特性,生产出钻头、剪金属板的刀等切削工具。英国公司生产减速装置、滚珠轴等产品时{体育竞猜网主词},也同样增加了对复合陶瓷的应用。美国医疗保健部门用复合陶瓷替代某些金属支撑件进入人体的目标,也成了现实。到2000年底,高技术复合陶瓷在国际市场上的销售达1900亿美元,其中西欧市场为550亿美元,日本市场为300亿美元。进入21世纪,美国、欧共体和日本以及部分发展中国家对高技术复合陶瓷开发投资的增长率将超过20%。仅美国军方对复合陶瓷的研发投资即达2亿美元。先进结构陶瓷已广泛应用于汽车、飞机、能源交通{体育竞猜网主词}、动力设备与机械工业领域,并且逐步推广使用在化工{体育竞猜网主词}、核工程、医疗设备与食品机械等行业。其主要用途包括各种高温结构件(喷嘴、热交换器、承烧板、高温过滤器、高温球阀{体育竞猜网主词}、加热元件等)、耐磨部件(轴承、球磨介质、脱水板等){体育竞猜网主词}、耐腐蚀部件(如管道、球阀、泵材等)、密封件、抗冲击结构件(陶瓷装甲)、发动机用陶瓷部件等。

               

                    20世纪80年代在国际石油?;蟮拇蟊尘跋?,各国竞相投巨资开展陶瓷发动机的研制,带动了一大批先进陶瓷特别是结构陶瓷产品与制备技术的发展。目前,采用高技术陶瓷研制的车用陶瓷发动机零件,以及采用陶瓷粉末进行表面改性的汽车零件已大批走入市场{体育竞猜网主词}{体育竞猜网主词},大大提高了汽车的工作性能。

               

                     陶瓷材料在军事上的用途一直是美国先进材料计划中的主要部分。从玻璃陶瓷装甲驾驶舱{体育竞猜网主词},到爱国者导弹和阿帕奇直升机{体育竞猜网主词},陶瓷在军事设备中得到广泛应用。轻质陶瓷还被广泛地应用于现代战斗机{体育竞猜网主词}。在机舱座位、侧面和底板上常装配有陶瓷装甲、?;せ谌嗽泵馐艿孛婀セ?。陶瓷还应用于很多军事雷达通讯系统。爱国者导弹系统中的雷达是由陶瓷元件构成的。在结构陶瓷方面,切削工具寿命是一般金属刀具的几十倍{体育竞猜网主词}。例如{体育竞猜网主词},碳氮化钛基硬质合金和单晶金刚石是有色金属、陶瓷、玻璃、石墨等材料精密加工的最佳刀具{体育竞猜网主词}。

               

                    随着能源交通、汽车、航空航天、电子{体育竞猜网主词}、军工等部门对这些材料需求的增加,高性能陶瓷刀具的应用也将更加广泛{体育竞猜网主词}。

               

                    先进结构陶瓷更具有高强、耐高温{体育竞猜网主词}、耐磨损、耐腐蚀、比重小{体育竞猜网主词}、化学稳定性好等许多优良性能。与金属及高分子材料比较,其关键不足是脆性大,不耐冲击。因此,先进结构陶瓷材料应用的范围和速度,主要取决两方面的工作,一是解决陶瓷的脆性问题,二是生产工艺的经济性{体育竞猜网主词}。尤其是陶瓷的性能对于原材料的粒度、纯度、烧成后的微结构以及工艺条件都十分敏感,因而决定了新型陶瓷材料的研究开发与生产工艺的改进必须同步进行,两者密不可分{体育竞猜网主词}。

               

                    在石油行业,油田的一些钻井设备零部件、提升设备零部件、泵、球阀{体育竞猜网主词}、管接头、各种管道等等许多需要耐腐蚀、耐磨零部件可考虑用陶瓷替代金属,延长使用寿命,提高采收率。除此之外{体育竞猜网主词},泡沫陶瓷、超塑性陶瓷{体育竞猜网主词}、塑胶复合陶瓷、陶瓷粉末润滑剂及各种精细陶瓷材料与元件等在石油工业也有广泛的用途。

                    轻质发泡陶瓷具有独立气泡结构、比重小、加工性能好、具有良好的隔热性和耐高温性。这种轻质发泡陶瓷是将陶瓷粉末和发泡剂混合原料进行加热、发泡印制成的无机轻质发泡体{体育竞猜网主词}。通过控制烧结工艺条件及原料的调配,制作成像聚氨酯泡沫塑料一样均匀的独立气泡(直径为0.1mm~3mm)的结构{体育竞猜网主词}。其隔热性比混凝土高8~20倍,最高耐热温度可达800℃。

               

                    除发展高温结构陶瓷材料外,表面薄膜陶瓷材料的应用范围在不断扩大,发展前景十分乐观。具有小型化、多层化{体育竞猜网主词}、薄膜化、多功能化倾向。除应用于机械、化工领域外,也成功生产出覆盖陶瓷薄膜的金属工艺品。如一种能随意拉伸折叠的弹性陶瓷材料最近在日本面世{体育竞猜网主词},其拉伸后的长度可比原来增加10倍以上。用这种方法制得的烧结氮化硅陶瓷,可高效、经济地制造各种复杂形状的产品,如切削刀具、密封环、轴承{体育竞猜网主词}、喷嘴及各种耐高温{体育竞猜网主词}、耐磨损、耐腐蚀制品等。功能陶瓷目前也得到了日益广泛的应用。例如{体育竞猜网主词},超导陶瓷能够使电流无阻抗,无热耗的流动,使磁悬浮列车将能以时速200~300公里的速度行驶,从而拥有广阔的前景。超级电脑中书桌大小的运算器将以比目前的电脑快数千倍的速度运行。功能陶瓷的其它应用还包括:各种传感器、驱动器、光电材料{体育竞猜网主词}、半导体和多层电容器等。陶瓷涂层也常常被用来?;せ蛉蠡疃嗖牧?,如金属等{体育竞猜网主词}。

               

                    这些陶瓷涂层能够行之有效地防止电脑及其它电子装置断电,零部件工作失灵以及过度磨损等。  在高性能陶瓷材料加工过程中,激光加工技术近年来开始流行。用激光加工陶瓷材料的技术,可将加工成本降低50%。该技术尤其适用于考虑到模具制作成本因素而不采用模具来生产的小批量、小规格的某些陶瓷部件。首先用激光将陶瓷材料加热到1000℃使其软化{体育竞猜网主词}。激光的强度及加热部位均需精确控制,加热的部位仅限于材料上很小的一部分。然后再将炽热的陶瓷材料移到超硬硼化材料制成的车床上进行加工。激光加工的一大优势是只要一次切割便能使部件达到规定的复杂几何尺寸,而常规方法需要经过几台车床加工才能使材料成型{体育竞猜网主词}{体育竞猜网主词}。
               

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