《陶瓷材料的强韧化》读书报告.doc

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1、河北工业大学材料科学与工程学院《陶瓷材料的强韧化》读书报告专业金属材料班级材料116学号姓名李浩槊2015年01月05日目录第一部分........................陶瓷材料简介第二部分........................陶瓷材料的结构第三部分........................陶瓷材料的成型方法第四部分........................陶瓷材料的烧结第五部分........................结构陶瓷材料的传统韧化方式第六部分........................陶瓷材料韧化的进展

2、及纳米材料在陶瓷韧化方面的应用第七部分........................参考文献第一部分陶瓷材料简介陶瓷材料是人类应用最早的材料。它坚硬，稳定，可以制造工具、用具；在一些特殊的情况下也可以用作结构材料。陶瓷材料属于无机非金属材料，是不含碳氢氧结合的化合物，主要是金属氧化物和金属非氧化物。由于大部分无机非金属材料含有硅和其它元素的化合物，所以又叫作硅酸盐材料。它一般包括无机玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷三类。作为结构材料和工具材料，工程上应用最广泛的就是陶瓷材料。按照成分和用途，工业陶瓷材料可分为：1）普通陶瓷（或传统陶瓷）－－主要为硅、铝氧化物的硅酸盐

3、材料。　　2）特种陶瓷（或新型陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷、先进陶瓷）－－主要为高熔点的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料。　　3）金属陶瓷－－主要指用陶瓷生产方法制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品。陶瓷材料拥有良好的力、热、光、电性能和优异的化学性能。首先，陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。而且，陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属

4、低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能（具有压电材料的特性），可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。此外，陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（

5、铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。第二部分陶瓷材料的结构陶瓷材料通常是金属和非金属元素组成的化合物。当含有一种以上的化合物时，其晶体结构可能变得非常复杂。陶瓷晶体是以离子键和共价键为主要结合键，一般为两种以上的不同键合的混合形式。离子键和共价键是强固的结合键，因而陶瓷具有高熔点、高硬度、耐腐蚀和无塑性等特性。此外，陶瓷材料可以通过改变晶体结构来改变其性能，例如氟化硼陶瓷，呈六方结构的为软而松散的绝缘材料，但呈立方结构的却是著名的超硬材料。从陶瓷材料的显微结构看，其

6、—般为多晶体，其显微结构包括相分布、晶粒尺寸和形状、气孔划、和分布、杂质缺陷和晶界等。陶瓷材料由晶相、玻璃相、气相组成。晶相是由原子、离子、分子在空间有规律排列成的结晶相，是陶瓷材料的主要组成相，决定陶瓷材料的物理化学特性。陶瓷材料的晶相有硅酸盐、氧化物和非氧化物(碳化物、氮化物、硼化物)三大类相。晶相又可分为主晶相、次晶相、析出相和夹杂相。(1)主晶相：是材料的主要组成部分，材料的性能主要取决于主晶的性质。普通陶瓷材料的主晶相主要是莫来石和石英。晶相对陶瓷材料的物理性能有直接影响。例如氧化铝陶瓷的性能与其主晶相刚玉(α-Al2O3)含量关系极大。(2)次

7、晶相：是材料的次要组成部分。例如Si3N4材料中的颗粒状的六方结构的相β-Si3N4为主晶相；针状的菱方结构的α-Si3N4为次晶相，含量较少。(3)析出相：由粘土、长石、石英烧成的陶瓷的析出相大多数是莫来石，一次析出的莫来石为颗粒状，二次析出的莫来石为针状，可提高陶瓷材料的强度。(4)夹杂相：不同材料夹杂相不同。夹杂相量很少，其存在都会使材料的性能降低。另外，晶相中还存在晶界和晶粒内部的细微结构。晶界上由于原子排列紊乱，成为一种晶体的面缺陷。晶界的数量、厚度、应力分布以及晶界上夹杂物的析出情况对材料的性能都会产生很大影响，晶粒的尺寸也是影响陶瓷材料性能的

8、重要因素，一般细晶粒可以阻止裂纹的扩展，提高材料的导热系数，使材料