现代陶瓷工艺学-汇总1.ppt

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1、现代陶瓷工艺学李智东绪论0.1普通陶瓷与先进陶瓷（1）陶瓷定义（2）陶瓷基本分类（3）陶瓷的历史发展0.2先进陶瓷工艺技术现状1.先进陶瓷粉体制备与性能表征及设备粉体：大量固体粒子的集合系。粉体的表征：（1）粒子：一次颗粒、颗粒单体、基本物性（2）团聚体：粒子+孔隙颗粒间作用力（3）粉体集合系：流动性、变形性粉体制备方法先进陶瓷粉体：通常为0.05~40微米粒径范围的物料体系。粉体制备方法：机械粉碎法：（尺寸降低过程）外力克服内聚力实现表面积增大。合成法：（构筑过程）离子、原子、分子经反应、成核—生长、收集、后处理等获得微细粉体。1

2、.1粉体的物理性能及其表征1.1.1粉体颗粒的表征1.1.1.1颗粒的概念（1）颗粒（一次颗粒、基本颗粒）无堆积、絮联等的最小单元。分离的、低气孔率、不可渗透的粒子单体（2）团聚体一次颗粒由于表面力或化学键合形成的颗粒。（自发团聚）表面力→软团聚化学键合→硬团聚自发团聚原因：①分子间范德华力②颗粒间静电引力③吸附水分的毛细管力④颗粒间磁引力⑤颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力（3）二次颗粒（假颗粒）通过某种方式人为制造的粉体团聚粒子。（4）胶粒尺寸小于100纳米的胶体颗粒。1.1.1.2颗粒的尺寸粒径：单个颗粒的直径粒度：颗粒群的平均大

3、小（平均粒径）粒径的定义与表示方式（1）相当径（球相当径、球当量径）等体积径DV、等表面积径Ds（2）自由下降径Df（3）Stoke’s径（等沉降速度相当径）Dst有效径流体运动方式：层流、过渡流、湍流（紊流）流体阻力：其中：A迎流面积，ρ流体密度，u颗粒对流体相对速度。C阻力系数。C=f（Re）。雷诺数：球体颗粒在液体中沉降时雷诺数与阻力系数实验关系曲线Stoke’s假设：当速度达极值时，在无限大范围内，粘性流体中沉降的球体颗粒的阻力完全有流体粘滞力决定。层流沉降速度公式：当Re<0.2适用。（4）显微镜测粒径光学、SEM、TEM

4、①马丁径DM（Martin）②费莱特径DF（Ferret）③投影面积径Du④周长径De1.1.1.3颗粒分布颗粒分布：用于表征多分散体系中颗粒大小组成状况。单分散体系：粒度一致或近似一致。多分散体系：粒度有一定分布范围。表达方式：粒度分布：累积分布曲线、频度分布曲线平均粒径：常用的六种平均径标准偏差：反映分布对平均径的分散度（二次距的平方根）分布宽度：SPAN=(d90-d50)/d10偏度：偏离正态分布的程度。（三次距）累积分布曲线频率（度）分布曲线备注：累积分布为频率（度）分布的积分形式。百分率可按质量、个数、体积等为基准。D1

5、个数平均径D2长度平均径D3表面积平均径D4体积平均径Ds平均表面积径Dv平均体积径平均径D4>D3>D2≈Dv>Ds>D1Dm最多数量径，对应频率（度）分布曲线最高值。（众数径、最可几径）D50中位径，对应累积分布曲线50%处。G偏度正态分布：g=0，即：Dm=D50=D平均正偏：g>0，即：Dm40μm几何学粒径质量或个数分布光学显微镜0.2~500μm几何学粒径质量或个数分布TEM1nm几何学粒径质量或个

6、数分布测试方法适用范围粒径基准测试结果X射线小角度散射法几~几十nm当量径平均粒径粒度分布XRD线宽法1~100nm当量径晶粒尺寸激光散射法微米~纳米量级当量径粒度分布测试方法适用范围粒径基准测试结果重力沉降法100nm~300μm当量径粒度分布离心沉降法100nm~300μm当量径粒度分布压汞法20nm以上当量径平均径气孔分布比表面积法1~20μm当量径粒度分布平均粒径1.1.1.5颗粒形貌、结构分析金相分析、SEM、TEM、STM、AFM表征指标：自然堆积密度休止角（安息角）三轴径：长、短、厚长短度（长径比）、扁平度球形度：1.

7、1.1.6颗粒成分分析（1）化学分析（2）特征X射线分析法（3）原子光谱分析（4）质谱分析1.1.1.7粉体晶态分析XRD、电子衍射法ED氮吸附法、压汞法1.1.1.8坯体气孔分布1.2粉体合成制备工艺机械粉碎法：（尺寸降低过程）外力克服内聚力实现表面积增大。合成法：（构筑过程）离子、原子、分子经反应、成核—生长、收集、后处理等获得微细粉体。1.2.1机械粉碎加工粉体及设备机械制粉方法的实质就是利用动能来破坏材料的内结合力，使材料分裂产生新的界面。能够提供动能的方法可以设计出许多种，例如有锤捣、研磨、辊轧、等，其中除研磨外，其他几种

8、粉碎方法主要是用于物料破碎及粗粉制备的。1.2.1.1机械粉碎加工粉体方法物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。研磨的理论基础—