第4章古老又年轻的陶瓷材料ppt课件.ppt

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1、第三章古老又年轻的陶瓷材料陶瓷概述陶瓷的生产陶瓷的结构陶瓷的性能常见工程陶瓷材料第一节概述一、陶瓷的概念传统的陶瓷材料是指以粘土、长石、石灰石、石英等天然矿物为原料，成形后经高温烧成的一类制品。近代陶瓷材料是以离子键及共价键为主要结合力的无机非金属材料。它包括陶器、瓷品、耐火材料、构筑粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等传统陶瓷材料，及非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、玻璃－陶瓷、氧化物及非氧化物陶瓷等新型陶瓷材料。陶瓷和金属材料、有机高分子材料并列为当代的三大固体材料。二、陶瓷的种类:普通陶瓷（传统

2、陶瓷）特种陶瓷（新型陶瓷）结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷——是指以粘土、石英和长石等为主要原材料烧制的制品，为多晶、多相的聚集体，成分中含有硅酸盐。普通陶瓷：特种陶瓷：——是一些具有某种特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。它是采用如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等为原材料，沿用普通陶瓷的制造工艺制得的非硅酸盐无机化合物材料。第二节陶瓷的生产工艺过程一般可分为以下三个阶段：原料配制坯料成型制品烧成（1）粘土（2）石英（3）长石主要原料有：物料经过拣选、破碎、配料混合、磨细等加工后，便可获得规定要求的坯料。坯

3、料成型：——是将混合好的坯料加工成一定尺寸、形状，并具有一定结构强度的半成品。坯料成型方法有：（1）可塑成型（2）压制成型（3）注浆成型制品的瓷化、烧成和烧结：瓷化——将干燥后的坯件加热到高温，使其进行一系列的物理化学变化而成瓷的过程。烧成——坯料瓷化后，开口气孔率较高，致密度较低时，称之为烧成。烧结——则是指坯料瓷化后的制品开口气孔率极低，而致密度很高的瓷化过程。第三节陶瓷的组织与结构一、陶瓷的组织变化加热烧成和冷却过程中组织变化的四个阶段：低温阶段（室温~300℃）分解及氧化阶段（300~950

4、℃）高温阶段（950℃~烧成温度）冷却阶段（烧成温度~室温）陶瓷在室温下组织有：点状一次莫来石针状二次莫来石块状残留石英小黑洞气孔二、陶瓷的结构（1）陶瓷材料的结合键陶瓷材料的主要结合键为离子键和共价键。实际化合物中常存在一种或几种键。陶瓷材料中刚玉型结构便是典型的离子化合物。典型的共价化合物是氧化锌和金刚石。（2）陶瓷材料的物相存在三种相：晶体相（1）玻璃相（2）气相（3）1、晶体相——是陶瓷的主要组成相。其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷的特性和应用。陶瓷常为多相，可分为主晶相、次晶相及第三晶相

5、。陶瓷中的晶体相主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物三种。——组成硅酸盐的基本结构是以硅为中心，周围排布四个氧离子，构成[SiO4]四面体,这是多数硅酸盐结构的共同点。（水晶玻璃）2、玻璃相陶瓷中玻璃相是以长石熔融液相为主体构成的非晶态结构。玻璃态是物质无定形状态的一种玻璃相的作用玻璃相的形成条件——冷却速度大和粘度大玻璃相的作用：1、将晶体相连接起来，填充晶体相之间空隙，提高致密度；2、降低烧成温度，加快烧成过程；3、阻止晶体转变，抑制晶体长大，填充气孔间隙；4、获得一定程度的玻璃特性，如透光性等。但玻

6、璃相熔点低，热稳定性差，使之不能成为陶瓷的主导相，须控制在20%~40%。3、气相气相是指陶瓷孔隙中的气体。陶瓷中的气孔主要是坯料各成分在加热过程中单独或相互发生物理化学作用所生成的孔隙。气相的存在对陶瓷性能不利，它降低了陶瓷的强度，是造成裂纹的根源，使介电损耗增大等。一般地，普通陶瓷气孔率为5%~10%，特种陶瓷小于5%，金属陶瓷小于0.5%。第四节陶瓷的性能一、力学性能弹性变形（刚度）和塑性变形硬度与耐磨性强度韧性和脆性韧性陶瓷硬度压痕脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹二、热性能熔点热容热膨胀导热性热稳

7、定性三、电学性能四、化学稳定性第五节普通陶瓷普通陶瓷分：一、日用陶瓷二、工业陶瓷一、普通日用陶瓷一般要求有良好的白度、光泽度、透光度、热稳定性和机械强度，主要为瓷器。分四大类：长石质瓷绢云母质瓷骨灰质瓷日用滑石质瓷景德镇瓷器二、普通工业陶瓷分为炻瓷（又称半瓷）和精陶按用途分为：建筑陶瓷卫生陶瓷电器绝缘陶瓷化工陶瓷绝缘子第六节特种陶瓷一、特种陶瓷与传统陶瓷的主要区别：在原料上在成分上在制备上在性质上——是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的便于进行结构设计，并具有

8、优异特性的陶瓷。二、特种陶瓷的制备粉未制备固相法、气相法、液相法、机械法、溶剂蒸发法成型有注浆法、挤压法、轧压法、粉未压制法等烧结其实质是粉未坯块在适当环境或气氛中受热，通过一系列物理、化学变化，使粉末颗粒间的粘结发生质的变化的过程。三、常用的特种陶瓷氧化物陶瓷氧化铝（刚玉）陶瓷Al2O3氧化锆陶瓷ZrO2氧化铍陶瓷BeO氧化镁／钙陶瓷MgO/CaOAl2O3化工、耐磨陶瓷配件Al2O3密封、气动陶瓷配件氧化锆陶瓷氧化锆的晶型转变：立方相⇌四方相⇌单斜相。氧化锆中四方