微晶材料

微晶材料(microcrystalline material)是指通過快速冷凝工藝獲得的晶粒尺寸小於5微米（μm )的金屬和非金屬材料。

基本介紹

• 中文名：微晶材料
• 外文名：microcrystalline material
• 材料大小：小於5微米
• 製作技術：快速冷凝

材料簡介

它是由某些特定配方組成的各種矽酸鹽原料（包括礦產原料、礦渣廢渣原料、化工原料、晶核劑、添加劑、澄清劑等等），通過特定的溫度制度或(和)光照（稱光敏）處理受控微晶化而形成的具有特定優異性能的微晶相和殘餘矽酸鹽相組成的多相固體材料。其質地可以是緻密、無孔、耐磨等，也可以是疏鬆、多孔、抗壓耐腐等。特定配方組成的各種矽酸鹽原料加入一定量的晶核劑（有時也不加），再經加熱（稱熱敏）或(和)光照（稱光敏）處理，使特定組成的矽酸鹽熔融體內均勻地析出大量細小的微晶體，而製成的透明或不透明固體結構材料。晶體尺寸一般小於0.1μm,晶體含量可達30%～90%（體積）。這類微晶材料的機械強度、化學穩定性、電性能均優於傳統的普通玻璃、陶瓷，而生產工藝和使用原料卻與傳統的普通玻璃、陶瓷相似，還可大量利用工業廢料、廢渣、礦渣等。微晶材料在某種程度可以說是最佳化組合了傳統玻璃、傳統陶瓷及天然石材的諸多優點，一般的微晶材料其理化性能均優於天然石材和傳統的玻璃、陶瓷，可用於建築幕牆及室內各檔次裝修裝飾，還可做機械上的結構材料，電子、電工上的絕緣材料，大規模積體電路的底板材料、微波爐耐熱器皿面板、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等，在2010年遠景規劃中，微晶材料之一的微晶玻璃被規劃為國家綜合利用行動的戰略發展重點和環保治理的重點，被稱為跨世紀的綜合材料。微晶材料是21世紀極具有發展前景的新型材料和極具市場潛力的一種新興高科技微晶行業。

材料特點

微晶材料與一般材料相比，具有以下特點：

①增大溶質原子在基體中的固溶極限，從而導致附加固溶強化和時效強化效果，使材料強度增加。

②使第二相質點細化，材料的晶粒度比常規材料細小1～2個數量級，材料的強度提高，塑韌性降低，抗蝕性、耐磨性和抗疲勞斷裂能力得到改善，並可產生細晶超塑性，有利於加工成形。

③可形成新的亞穩相，並減少或消除材料中的偏析（材料凝固後其截面上不同部位或晶粒內部產生的化學成分不均勻現象)。

材料套用

已得到廣泛研究的微晶材料有：

①快冷鎂合金。如鎂鋁鋅釔合金和鎂鋁鋅釹合金等，其抗拉強度高達475兆帕(MPa)，伸長率達14%，抗腐蝕性能比常規鎂合金高10倍，在汽車 、航空工業中和海洋石油平台上獲得套用。

②快冷鋁合金。主要有低密度、高強度鋁鋰合金，耐高溫的鋁鐵合金和高強度、耐磨損的鋁矽合金。

③快冷鈦合金。主要是鈦稀土合金，其抗應力斷裂和抗蠕變性能比常規鈦合金高10倍，使用溫度也提高165℃，可取代部分高溫合金 。

④快冷工具鋼 。其切削速度是普通高速鋼刀具的兩倍，在同樣速度下，刀具壽命高10餘倍。

⑤快冷高溫合金。與普通高溫合金比，使用溫度可提高85℃，能用超塑性擴散連線製成徑向多層複合式渦輪機葉片。

⑥快冷陶瓷材料。如高純超細陶瓷粉末，是製備高性能高溫結構陶瓷和功能陶瓷的重要原材料，在製備高密度磁記錄材料、微孔過濾器材料、隱身材料、觸媒材料中也得到套用。此外，快冷Al2O3-ZrO2磨料已形成產品，獲得套用。

⑦快冷減摩材料。如製造蝸輪的微晶合金LZA4205、製造軸瓦的微晶合金LZA4008、製造滑板的微晶合金LZA3805、製造絲母的微晶合金LZA4510，在機械製造行業用於替代銅基合金都得到了很好的套用。