陶瓷纳米材料

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷纳米材料　　纳米陶瓷　　及其主要性能简析　　[摘要]　　纳米陶瓷的超细晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于普通陶瓷的特异性能。本文对纳米陶瓷的这些主要的特异性能进行了阐述。　　[关键词]　　纳米陶瓷、显微结构、晶界、扩散、烧结、强度、韧性、超塑性　　[引言]　　陶瓷材料作为材料的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是,由于传统陶瓷材料质地较脆,韧性、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之

2、产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。英国著名材料专家Cahn在《自然》杂志上撰文说：纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。　　一、纳米陶瓷及其结构简介目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　所谓纳米陶瓷是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都是纳米水平的一类陶瓷。　　我们知道陶瓷的烧结中粉料的粒度是重要的影响

3、因素。粒度越小，粉粒的表面积越大，表面能越大，烧结的推动力越大；同时晶界所占体积越大，扩散越容易，因而烧结速度越快。当陶瓷中晶粒尺寸减小一个数量级，晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。如晶粒尺寸为3~6nm，晶界的厚度为1~2nm时，晶界的体积约占整个体积的50%。由于晶粒细化引起表面能的急剧增加。　　纳米陶瓷由纳米量级的粉料烧结而成，是晶粒尺寸在1~100nm之间的多晶陶瓷。所以结构中包含纳米量级的晶粒、晶界和缺陷。由于晶粒细化，晶界数量大幅度增加。当晶粒尺寸在25nm以下，若晶界厚度为1nm，则晶界处原子百分数达15%~50%，单位体积晶界的面积达600m/cm，晶界浓度

4、达10/cm。　　纳米陶瓷这样的特殊结构，使得其具有特殊的性能。23193　　二、纳米陶瓷的主要性能及其简析　　纳米陶瓷中纳米量级的晶粒、晶界和缺陷决定了它们具有区别于普通陶瓷的特殊性能，是纳米陶瓷性能优于普通陶瓷的根本原因所在。　　1、较低的烧结温度和较快的致密化速度目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　纳米颗粒粒径小，比表面积大，表面能高，表面原子数多。这些表面原子近邻配合不全，

5、活性大，因此纳米颗粒熔化时所需的内能较小，使其熔点急剧下降，一般为块体材料熔点的30%~50%。所以对纳米粉料进行烧结时，只需不高的温度即可将其熔化并烧结成陶瓷。因而纳米陶瓷的烧结温度比普通陶瓷降低很多。　　由于在纳米陶瓷的晶粒边界含有大量的原子，无数的界面为原子提供了高密度的短程环形扩散途径，因此，与普通陶瓷相比，它们具有较高的扩散率。因而用纳米粉料进行烧结，致密化速度快，也可以降低烧结温度。　　2、力学性能　　人们认为纳米陶瓷是解决陶瓷韧性和提高强度的战略途径。与普通陶瓷相比，纳米陶瓷的基本特征是晶粒尺寸非常小，晶界占有相当大的比例，并且纯度高，可使陶瓷材料的力学性能大为提高。　

6、　材料的断裂强度(?)与晶粒尺寸(G)有以下函数关系：　　??f?G?1/2?⑴因为晶粒越细，晶粒上的应力相对均匀，不易产生应力集中；同时，晶粒越细，晶界越多，越曲折，不利于裂纹传播。所以晶粒细化有利于强度和韧性的提高。而纳米陶瓷由于晶粒细小，强度和韧性较普通陶瓷都有明显提高。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　除晶粒尺寸外，显微结构中气孔常成为应力的集中点而影响材料的强度。纳米陶

7、瓷具有较高的扩散率，在烧结过程中易于通过表面扩散、晶界扩散和晶格扩散而填充气孔，同时通过晶界移动抑制晶粒的异常生长，从而降低了陶瓷中的气孔率，增大了其强度。　　日常生活中最常用的陶瓷材料具有硬而脆的特点，脆是指它经不住冲击。而纳米陶瓷由于气孔率低，以及材料中界面的各向同性，使得通常易碎的陶瓷变得具有韧性，达到类似于铁的耐弯曲性。从而克服了普通陶瓷相比于金属易碎的缺点。实验发现，纳米TiO2陶瓷材料在室温下具有优良的韧性，在180℃经受弯曲而不产生裂纹。