《陶瓷材料的应用》PPT课件

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1、(一)、材料分类材料是多种多样的，分类方法也并没有一个统一的标准。按主要的使用性能分类，可以把材料分为:结构材料—以力学性能为基础，用以制造以受力为主的构件。功能材料—以材料独特的物理性能、化学性能等为基础而形成的一类材料。金属材料无机非金属材料高分子材料复合材料从物理化学属性来分，可分为:陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出现了许多性能优良的新型陶瓷。二、陶瓷材料的发展历程陶瓷是最古老的一种材料，是人类征服自然中获得的第一种经化学变化而制成的产品。它的发展经历了从简单复杂，从粗糙精细，从

2、无釉施釉，从低温高温的过程。三、传统陶瓷与先进陶瓷传统陶瓷其原料主要是石英、长石和粘土等自然界中存在的矿物，归属于硅酸盐类材料；先进陶瓷其原料一般经一系列人工合成或提炼处理过的化工原料，超出了传统陶瓷的概念和范畴，是高新技术的产物。先进陶瓷普通陶瓷普通陶瓷与先进陶瓷的主要区别区别普通陶瓷先进陶瓷原料天然矿物原料人工精制合成原料成型以注浆、可塑成型为主模压、等静压、流延、注射成型为主烧结烧结温度一般在1350℃以下，以煤-油-气为燃料结构陶瓷烧成温度在1600℃左右，功能陶瓷需要精确控制烧成温度加工一般不需要加工需要切割、打孔、研磨和抛光等性能以外观效果为主以内在质量为主，表现出特定

3、的物理化学性能用途炊具、餐具、陈设品和墙地砖、卫生洁具主要应用于航空、能源、冶金机械、交通、家电等行业四、陶瓷材料的特点陶瓷材料通常由三种不同的相组成:晶相、玻璃相和气相。1.陶瓷材料的相组成晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材料物理化学性质的主要是晶相;玻璃相的作用是充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密度、降低烧结温度和控制晶粒的生长；气相是在工艺过程中形成并保留下来的。先进陶瓷材料中的残留气孔难以避免。2、陶瓷材料的结合键特点陶瓷材料的主要成分是氧化物(ZrO2等)、碳化物(SiC等)、氮化物(BN等)、硅化物(MoSi2)等，因而其结合键以离子键(如Al2O3)、共价键(如S

4、i3N4)及两者的混合键为主。高硬度优异的耐磨性高熔点杰出的耐热性高的化学稳定性良好的耐蚀性高的强度良好的物理性能(电、磁、声、光、热等）脆性大、塑韧性低3.陶瓷材料的性能特点4、陶瓷材料的工艺特点陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。烧结体也是晶粒的聚集体，有晶粒和晶界，所存在的问题是其存在一定的气孔率。晶体结构：显微结构：金属材料:原子间结合力为金属键良好的塑变能力陶瓷材料:原子间结合力为离子键、共价键或离子/共价混合键，具有强的方向性及高的结合能难以塑变。金属材料:一般由均匀液相凝固而成，可通过冷加工手段改善其显微结构

5、使其均匀化，一般不含或含极少气孔；陶瓷材料:一般由粉体烧结而成，存在一定的气孔，存在显微结构的不均匀性和复杂性。5.陶瓷材料与金属材料的结构特点比较五、陶瓷材料的分类1.按化学成分分类：氧化物陶瓷:Al2O3,ZrO2,SiO2….碳化物陶瓷:SiC,WC,TiC…..氮化物陶瓷:Si3N4,BN,AlN….硼化物陶瓷:TiB2,ZrB2••••••2.按使用的原材料分类:可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。3.按性能和用途分类：结构陶瓷功能陶瓷结构/功能一体化陶瓷材料对力学和物理性能均有要求a.主要用

6、于制造结构零部件；b.力学性能要求:强度、韧性、硬度、模量、耐磨性及高温性能等。a.主要用于制造功能器件；b.物理性能要求:电、磁、热、光及生物等物理性能。陶瓷球阀透明陶瓷灯功能陶瓷电子陶瓷：如绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷等；热学陶瓷：如耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷等；光学陶瓷：如透明陶瓷、红外辐射陶瓷、发光陶瓷等；生物陶瓷：如生物活性陶瓷、医用陶瓷等。按特性分类，功能陶瓷可分为：稀土发光陶瓷六陶瓷材料的制备工艺简介陶瓷烧结炉胚体成型胚体烧结精加工粉体制备粉体制备是指将各种原料通过物理机械或化学方法，制成所需的粉体。物理粉碎法化学合成法粉体制备方

7、法1、粉体制备物理粉碎法物料粉碎法分为：机械粉碎和气流粉碎。机械粉碎优点：设备成本低，过程简单，易操作。缺点：杂质多，粉体粒度一般在1μm以上。气体粉碎优点：高纯度、粒度可控，均匀性好，颗粒微细；缺点：过程复杂，不易操作。通过从固相到固相的化学反应，来制备粉体。热分解反应法：A(s)→B(s)十C(g)化合反应法：A(s)+B(s)→C(s)+D(g)氧化还原法或还原碳化、还原氮化如：3SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO