无机非陶瓷部分之第一二节

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1、第一节陶瓷坯料的配制对陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。例如对日用餐具要有一定的强度（strength）、白度(whitness)、抗热冲击性（热稳定性,thermalshockresistance）；对电瓷有强度和介电性能要求对特种陶瓷的性能及其稳定性要求更高。陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热膨胀系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关（陶瓷烧结体的显微结构见图2-5-1）。陶瓷性质的变化规律和玻璃的结构有直接关系。结构组成性能结构、组成及性能决定陶瓷显微结构和本征物

2、理量的是陶瓷的组成及其加工工艺。其中陶瓷组成对显微结构乃至性能起决定性作用。为什么？陶瓷材料的组成决定了它的主晶、晶相与液相的比例，气相的多少。而这些都影响到了其性能。因此，组成、结构、性能应当相结起来考虑。图2-5-1陶瓷烧结体的显微结构一、陶瓷性能与材料键性、结构的关系陶瓷材料的键性主要是离子键与共价键，而且往往是两种键杂交在一起。(1)如岛状硅酸盐中，阳离子和硅氧四面体是以离子键相联，四面体中Si-O是共价键与离子键的混合键。(2)多数氧化物以离子键相结合。(3)一些非金属的碳化物、氮化物中，共

3、价键占主导地位。如SiC的强共价键使其硬度大、耐高温。Si3N4中Si与四个N共价形成坚固联系的四面体，因而其强度及分解温度均高，而且热膨胀系数小、抗热震性好。共价键和离子键有什么特性？饱和性和方向性陶瓷材料中原子或分子的排列方式和结构也是决定性能的重要依据例如：具有对称中心的晶体不可能具有压电性。结构缺陷对陶瓷材料的性能也有显著的影响如点缺陷中的肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷及价电子位移产生的色心都会增大离子晶体的导电性。若晶体发生位错或缺陷，自然会影响晶体的生长和材料的机械强度。肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷

4、都会增大离子晶体的导电性------半导体陶瓷弗仑克尔缺陷----原子脱离正常格点形成填隙原子和空位。---空位和填隙原子是可以移动的。肖脱基缺陷----晶体内部只有孔穴，孔穴是可以移动的。晶格中的缺陷影响机械性能二、陶瓷强度的控制和脆性的改善1.陶瓷材料强度特征陶瓷材料的实际强度为理论强度的1/10～1/100。这是因为多晶的陶瓷材料结构中实际上存在着多种缺陷，这些缺陷强烈影响着材料的断裂性能与强度值。提高陶瓷强度的关键是控制其裂纹和位错。例如，若能将裂纹长度控制到和原子间距同一数量级，则材料可接近

5、理论强度。B.陶瓷材料在室温下具有脆性陶瓷材料的另一个强度特征是室温下具有脆性（brittleness），表现为在外加应力作用下会突然断裂。其抗冲击强度低，承受温度剧变能力差。(1)组成陶瓷材料的化合物往往是离子键和共价键的键性，这些化学键的原子不象金属键键合的原子那样排列紧密，而是有许多空隙，难以引起位错移动。(2)陶瓷的显微结构，其多晶体的晶界也会阻碍位移的通过，聚集的位移应力会导致裂纹的形成，并在超过一定的临界值后突然扩展。(3)组成陶瓷材料的晶体和玻璃相也多是脆性的。2.陶瓷强度的控制和脆性的

6、改善A.降低其总气孔率，控制好气孔的大小、形状和分布。B.控制晶粒的大小、数量和形状。C.脆性是与强度密切相关但又不相同的性质，它是强度与塑性的综合反映。提高强度并不会明显改善脆性，但降低脆性（即增韧）对提高强度有利。D.增韧的方法一般有表面补强（例如陶瓷表面的施釉、表面离子交换）、复合增韧（例如金属与陶瓷的复合、纤维与陶瓷的复合）和相变增韧（如ZrO2的增韧作用）。作业：1陶瓷的显微结构中包括哪些相：、、、。2为什么陶瓷材料的实际强度为理论强度的1/10～1/100？3为什么陶瓷材料具有脆性？如何改

7、善？THEEND第二节陶瓷坯料的配制陶瓷坯料(bodymaterial)一般是由几种不同的原料配制而成的。性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同，即所谓坯料组成或配方不同。一、陶瓷用原料(一)粘土1.粘土原料的作用a.粘土可以提高料浆的悬浮性,使泥浆不沉淀.b.可提高粉料粒子的强度,使粉料保持原有的形状,增加干坯强度.c.为坯体提供足够的氧化铝,以保证坯体的烧结性能和足够的机械强度.2.常见的矿物高岭土:Al2O3-2SiO2-2H2O蒙托石:Al2O3-4SiO2-2H2O3.烧失量---

8、---是指粘土经过加热煅烧（950℃）后重量损失的百分率，称为烧失量。（二）长石1、长石的作用a、坯料中粘土原料多，干燥烧成收缩大。长石作为瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥强度，减少坯提干燥开裂。b、长石在1100-1200℃下熔融，形成玻璃相，有利地促进坯体烧结和釉料玻璃化。提高坯体的机械强度和釉料的透明性。长石是熔剂原料。2、常见的长石矿物钾长石：K2O-Al2O3-6SiO2钠长石：Na2O-Al2O3-6SiO23、长石的工艺性能长石原