特陶之家tetaohome知识点名称：石英陶瓷
关键词：石英,SiO2,fused quartz ceramics
相关概念和介绍：
熔融石英陶瓷是以石英玻璃或熔融石英为原料，经粉碎、成型、烧结等工艺制备的产品，是一种新型的高纯耐高温的石英材料，又称之为熔融石英烧结制品、石英玻璃陶瓷。以二氧化硅(SiO2)为主要成分的陶瓷材料。
石英玻璃制品由于导热性好，在使用时一旦发生失透(析晶)即损坏报废，而石英陶瓷制品由于导热性极差，在使用过程中即使表面发生析晶，其内部析晶也很缓慢．制品仍可继续使用。
主要优点：
熔融石英陶瓷具有较低的导热系数，其导热系数为 2.09 W/mK。
线膨胀系数小，与石英玻璃相同或相近。具有很好的体积稳定性，采用熔融石英陶瓷砖砌筑耐火炉可做到不留膨胀缝隙。温度在 0℃-800 ℃时，热膨胀系数仅为 0.54X10-6/℃。
热震稳定性好，可在1300℃时与20℃的空气或水之间冷热循环35次左右仍旧保持不破裂，区别于石英玻璃只需数次冷热循环即遭破坏。
同石英玻璃一样具有很好的化学稳定性，耐酸性能好。除HF及300℃以上的浓磷酸对其有侵蚀作用外，其它盐酸、硫酸、硝酸与其几乎毫无作用。
在高温环境下粘度大，高温时的耐侵蚀冲刷性好，即使在2000℃时其粘度也比普通的玻璃熔体高100倍。
抗折、抗压强度会随着温度的上升而大幅度增加，随着温度升高其塑性增加，脆性减小。熔融石英陶瓷抗弯强度随着温度的升高而增加，在1000 ℃的抗弯强度比在室温时提高了 30%-60%，这是由于在高温时提高了熔融石英陶瓷中原子的迁移速率使部分裂纹尖端变钝，从而增加了抗弯强度。
电性质好，电阻大，良好的绝缘性，在室温下电阻为 10的15次方Ω。其介电常数（3.0~3.5）与介电损失正切角（＜0.0004）随温度的变化都远低于刚玉和高温陶瓷，可作绝缘材料，也是雷达天线罩的优质材料。
主要缺点：
存在体积密度低、显气孔率高、结构疏松、致密性和均匀性差等问题，由此导致其机械强度低，抗弯强度比氧化铝陶瓷低了几十倍。
在高温下烧成或使用时容易发生析晶，由玻璃相转为晶相，这一性质就限制了烧成温度的提高，使其难以得到致密高强的制备，影响制品的使用性能。
国内受提纯技术和成本的制约，规模化生产的熔融石英中 SiO2 含量一直无法突破 99.99%。
成型方法：
熔融石英陶瓷的制备方法主要有凝胶注模成型、注浆成型、等静压成型、热压铸成型等，其中，凝胶注模成型是国内常用的方法之一。
注浆成型是将物料放入少数的水溶性有机物的溶液中，搅拌均匀，形成浆料，然后注入多孔模具（一般为石膏模具）中，利用多孔模具的毛细管作用力和石膏的吸水功能，吸收浆料中的水分，使浆料成型的生产工艺。注浆成型制备熔融石英陶瓷工艺简单、成本低、适于制备形状复杂的产品，但存在坯体成型时间长、均匀性差等问题。
注射成型是把陶瓷粉料和溶剂加入一定性质和功能的有机载体，加温混合均匀，经过设备利用很快的速度注入模具内让样品自然成型，最后将坯体内的有机物通过比较复杂的化学物理方法除掉。注射成型可以较大规模生产、可以实现自动化，但样品很容易产生缺陷，做出来的产品成功率低，而且注射成型工艺中的有机粘结剂粘在模具中，清除起来特别困难。
注凝成型是在熔融石英浆料中引入凝胶体系，形成三维网状结构，使陶瓷颗粒原位固化，形成坯体。原位固化就是使颗粒保持在悬浮液中的原来位置，依靠颗粒之间的作用力和凝胶体系的作用，使浆料从液态转变为固态，得到坯体。
热压铸成型是利用有机物(大部分为石蜡)高温流变的特性，将料浆倒入石蜡做的模具中，一般加热使浆料处于熔融态，等它冷却后在一起放入到金属模具中凝固成坯体。热压铸成型操作简单、成型时间短，成型的产品基本无需后期加工，烧结出的产品具有良好的致密性。基于以上几点优势，热压铸成型方式得到普遍应用。但热压铸成型工艺过程复杂、能耗量大、成本也比较高，且石蜡与表面活性剂(油酸、硬脂酸)的用量也会影响到熔融石英的流动性及坯体的强度，进而影响到成型工艺。
应用:
玻璃行业，因熔融石英陶瓷制品的热稳定性能好，被用作熔融石英陶瓷辊、导气喷嘴、陶瓷内浇口杯、浮法玻璃中的闸板砖等。
在冶金行业，因熔融石英陶瓷具有强度高、热膨胀小、抗热震性能好等优良性能，被用作熔融石英升液管、熔融石英水口等。
在航空航天行业，熔融石英陶瓷因其对雷达波透过时损失小和畸变小性能，熔融石英陶瓷制品用作导弹天线罩，同时也满足导弹外形和强度的要求。
在多晶硅行业，熔融石英陶瓷坩埚是制备太阳能多晶硅铸锭不可缺少的部件，因熔融石英陶瓷坩埚的成分与多晶硅成分相似，热膨胀系数小、抗热震性能好以及具有较高的体积密度和抗弯强度等。同时，多晶硅铸锭制备过程中坩埚属于一次性消耗品，熔融石英陶瓷制品也可以节省大量的成本。由于多晶硅锭基本为方形，故熔融石英坩埚也俗称石英方坩埚。市场的主流产品有G5系列：883mm×883mm×420mm/480mm，G6系列：1040mm×1040mm×500mm、壁薄（16mm－20mm）。多晶硅铸锭熔炼过程中对装载多晶硅的容器的要求极其苛刻，熔融石英陶瓷作为一种能抗拒温度剧变的耐火材料，被视为是盛载多晶硅铸锭的完美容器。
在电工行业，熔融石英陶瓷因其击穿电压高、介电常数低、损耗角正切值低、热震稳定性好等优点，熔融石英陶瓷制品被广泛用作气体放电室绝缘罩、导流加热器、气体激光放电室元件等。
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