普通陶瓷文献综述

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1、普通陶瓷文献综述------岳春雨材料科学与工程学院【摘要】陶瓷的发明是人类文明的重要进程，它的出现，揭开了人类利用，改造自然的新的一页，是人类文明发展史上一个重要的里程碑，对我们的社会生活发展有重要的意义。【关键词】陶瓷材料，结构，力学性能，发展历史。一，前言普通陶瓷是以粘土类及其天然原料经过粉碎，成型，烧成等制作工序的具有较高强度的固体制品，在日用、建筑、卫生、化工、电工等行业有广泛的应用。陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。其基本的制备过程可概括为原料的筛选与去杂质、按照要求的尺寸对原料颗粒细化、各种

2、配料的混合加工、成型加工与干燥、烧成等主要工序。其烧成温度可在680--1450摄氏度的很大范围变化。原料的成分和粒度控制的越精细、烧成的温度越高，则制品的致密度，性能和价格就越高。普通陶瓷的主要成分为SiO2和Al2O3,原料精细、高温烧成的多称为瓷器；原料粗糙、偏低温烧成的多称为陶器；原料和烧成温度介于两者之间的称为炻器。二，主题1.陶瓷的产生和发展陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。人们把一种陶土制成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。早在远古时代，人类祖先就懂得利用石器作为工具，

3、这是陶瓷制品的最初级产品。中古偶的陶瓷制品及其制造技术的出现可以追溯到大约一万年前，公元前3000年左右的商朝，就有了原始陶瓷的出现。到了汉代，开辟了陶瓷的时代，进过唐宋元明的不断发展，到了清代，陶瓷制造技术达到了极高的水平。陶瓷制品精美华贵，不仅是实用的器皿，也是高超的艺术品。近几年来，随着陶瓷技术的发展，陶瓷制品的应用领域也广泛拓展，逐渐由传统的陶瓷形成了日用陶瓷，艺术陶瓷，建筑陶瓷和特种陶瓷等系列。奇妙的纤维结构和功能特性使其在高技术领域得到了广泛的应用。陶瓷材料也从传统的氧化物系列发展为氮化物，碳化物，硼化物及各类复合材料。广泛的应用于信息，能源，环境等

4、新型领域。陶瓷材料的各种特性，陶瓷材料将成为名副其实的耐高温和和高强度材料，从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。有些科学家预言．由于陶瓷材料的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代。2，陶瓷的结构和性能陶瓷和金属相似，具有晶体构造，但与金属不同的是其结构中并没有大量的自由电子。这是因为陶瓷是以离子键或共价键为主的离子晶体或共价晶体，陶瓷的基本相及其结构要比金属复杂得多。将陶瓷材料经切割、磨制、腐蚀后制成试样，放在显微镜下观察，可看到陶瓷材料通常是由三种不同的相组成，即由晶体相、玻璃相

5、和气相（气孔）组成。晶体相是组成陶瓷的基本相，也称住镜像，它往往决定着陶瓷的力学、物理、化学性能等。例如，氧化铝晶体组成结构紧密的刚玉瓷，具有机械强度高、耐高温、耐腐蚀特性。玻璃相是非晶态结构的低熔点固体不同的陶瓷，玻璃相的量不同。高纯度的氧化物陶瓷含玻璃相较少，一般日用瓷及电瓷含量较高。玻璃相的作用是填充晶粒间隙、粘结晶粒、使陶瓷材料致密、降低烧成温度、改善工艺性、抑制晶粒长大等。气相在陶瓷材料中占有重要的地位。气孔分为开口气孔和闭口气孔。开口气孔影响陶瓷材料的透气性、真空气密性、化学腐蚀性。陶瓷的许多电性能和热性能随着气孔率、气孔尺寸及分布的不同在很大的范围

6、内变化。从微观概念出发，固体的理论强度是其原子间的结合力发挥到临界点的强度值。然而，由于陶瓷结构复杂的本性所决定，加上显微结构方面的特征以及点线面缺陷的影响，实际陶瓷晶体的强度与理论值之间存在着三个数量级的差别。影响陶瓷材料的三个主要参数分别是①弹性模量，取决于材料的组分和结构；②断裂能，取决于材料的组分和结构，且对显微织构相当敏感，是材料断裂的阻力；③裂纹半长度，可视之为材料中最危险的缺陷，作用在于造成局部的应力集中，促进材料断裂。可见，为了提高材料的强度，应尽可能的提高断裂能和降低裂纹半长度。另外陶瓷材料的强度也受到微观组织的影响，如晶粒尺寸、晶相、晶界特征

7、和陶瓷的气孔率。3，陶瓷材料的特征性能脆性是陶瓷材料的特征性能，亦是陶瓷的致命弱点，它间接反映在陶瓷较低的抗机械冲击和较差的抗温度骤变性，直观地表现在一旦受到临界的外加负荷，陶瓷的断裂具有爆发性的特征和灾难性的后果。另外，断裂强度和屈服强度也是材料脆性的量度。所以，欲克服陶瓷的脆性和防止断裂，可以提高陶瓷抵抗胚体内原有裂纹扩展的能力，或者减缓裂纹尖端的应力集中效应，亦即，提高材料的断裂性能，改善材料的韧性，如通过相变、弥散等方式增加陶瓷韧性，或减少配体内裂纹缺陷的尺度。采用化学抛光陶瓷表面、细化晶体、热处理钝化裂纹等措施，则是减缓应力集中的方法。另外，研究新型陶

8、瓷复合材料如金属陶瓷、相