《Ch10陶瓷材料》PPT课件

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1、第十章陶瓷材料§10.1陶瓷材料概述§10.2陶瓷材料的结构和性能§10.3陶瓷的生产工艺与粉末冶金§10.4常用陶瓷材料§10.1陶瓷材料概述一、陶瓷材料的概念传统的陶瓷材料是粘土、石英、长石等硅酸盐类材料，而现代陶瓷材料是无机非金属材料的统称。其原料已不再是单纯的天然矿物材料，而是扩大到人工化合物（如Al2O3、SiO2、ZrO2等）。氧化锆陶瓷唐三彩§10.1陶瓷材料概述二、陶瓷材料的分类（一）按化学成分分类1.氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等）2.碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC

2、等）3.氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等）4.硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等）5.复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷等（3Al2O3·2SiO2（莫来石）等）（二）按原料分类普通陶瓷（硅酸盐）、特种陶瓷（人工合成）（三）按性能和用途分类日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷等。高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、半导体陶瓷等。§10.1陶瓷材料概述显微结构分析的进步性能研究的深入相邻学科的推动无损评估的成就陶器高铝质粘土和瓷土的应用高温技术发展传统陶瓷釉的发明原料纯化陶瓷工艺的发展陶瓷理论的发展精

3、细陶瓷（微米级）纳米陶瓷陶瓷研究发展的三个阶段§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展1.新石器时代，我们的祖先就会制作陶器。然而陶器仅是一种含有较多气孔、质地较松的未完全烧结制品。2.东汉晚期，陶器步入了瓷器阶段，这是陶瓷技术发展史上十分重要的里程碑。§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展3.随着科学技术的进步与发展，由瓷器又衍生出许多种类的陶瓷。日用陶瓷、工业陶瓷与水泥、玻璃、耐火材料、搪瓷、磨料制品等统称为硅酸盐制品。人们一般将这一类陶瓷制品成为传统陶瓷或普通陶瓷。§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的

4、发展4.20世纪以来，特别是第二次世界大战之后，随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展，陶瓷研究的发展则从传统陶瓷跃入第二阶段——先进陶瓷阶段。先进陶瓷（AdvancedCeramics）是为了有别于传统陶瓷而言的。§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展先进陶瓷是在传统硅酸盐陶瓷的基础上，吸收了相邻学科的先进技术而发展起来的一门综合而又相对独立的学科。这一阶段先进陶瓷被称为微米级先进陶瓷。超声波雾化器用压电陶瓷晶片金属陶瓷阀门氮化硅陶瓷轴承§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展5.20世纪

5、90年代，陶瓷研究进入了第三个阶段——纳米陶瓷阶段。所谓纳米陶瓷，是指显微结构中物相具有纳米（nm）级尺度的陶瓷材料，它包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展TiO2陶瓷薄膜AFM照片纳米陶瓷是当前陶瓷材料研究中的一个十分重要发展趋向，它将促使陶瓷材料从工艺到理论、从性能到应用提高到一个崭新阶段。§10.1陶瓷材料概述三、陶瓷的发展四、陶瓷在现代化建设中的作用首先，陶瓷是人民日常生活中听不可缺少的日用品，几千年来一直是人类

6、用以生活的主要餐具、茶具和容器。其次，陶瓷又是制造美术陈设器皿的最耐久最富于装饰性的材料，在我国外贸中占有一定的地位。§10.1陶瓷材料概述再次，陶瓷又是一个原料来源丰富，传统技艺悠久，具有坚硬、耐用及一系列优良性质的材料，在建筑、电力、电子、化学、冶金工业等，甚至农业和农产品加工中都大量应用。最后，随着现代科学技术的飞速发展，使得具有优良性能的特种陶瓷得到了广泛应用。§10.1陶瓷材料概述四、陶瓷在现代化建设中的作用§10.2陶瓷材料的结构和性能一、陶瓷材料的结构二、陶瓷材料的性能一、陶瓷材料的

7、结构§10.2陶瓷材料的结构和性能陶瓷材料是多相材料，一般由晶相、玻璃相和气相组成。其显微结构由其原料、组成和制造工艺所决定。一、陶瓷材料的结构晶相：是陶瓷材料的主要组成相，有化合物或固溶体。晶相可分为主晶相（对陶瓷材料的性能起决定性作用，主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物三种）、次晶相和三晶相。晶相的结构、数量、形态和分布，决定了陶瓷的主要特点和应用。2.玻璃相：是一种低熔点的非晶态固相，其作用是粘接非晶态晶相，填充晶相间的空隙，提高致密度，降低烧结温度，抑制晶粒长大等。玻璃相对陶瓷的机械强度、介电

8、性能、耐热性等是不利的，不能成为陶瓷的主导组成部分，一般含量为20~40%。3.气相（气孔）：是陶瓷组织内部残留下来未排除气体，通常以气孔形式出现。根据气孔含量，可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导热性能，也常常是造成裂纹的根源，应尽量减少制品中的气孔含量。§10.2陶瓷材料的结构和性能许多高性能陶瓷几乎都是不含玻璃相的结晶态陶瓷。工业陶瓷力求气孔小、数量少，并分布均匀。烧结体自由表面SEM照片相同区域的Bi元素特征X射线