工程材料--陶瓷材料讲解.pptxVIP

黄静 刘爱民 ;陶瓷材料;一、陶瓷材料的结构与性能;2、陶瓷材料的发展 陶器 瓷器 （传统陶瓷） 先进陶瓷 （微米级） 纳米陶瓷 ;3、陶瓷材料的分类 按使用的原材料可分为普通陶瓷（传统陶瓷）和特种陶瓷（先进陶瓷）； 按用途可分为日用陶瓷和工业陶瓷； 按化学组成可分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷以及其它化合物陶瓷， 按性能又可分为高强度陶瓷、高温陶瓷、耐酸陶瓷、耐磨陶瓷等。 按组织形态的不同可将陶瓷材料分为无机玻璃、微晶玻璃和陶瓷。 ;釉：是覆盖在陶瓷制品表面的无色或有色的玻璃质薄层，是用矿物原料（长石、石英等）和化工原料按一定比例配合（部分原料可先制成熔块）经过研磨制成釉浆，施于坯体表面，经一定温度煅烧而成。能增加制品的机械强度、热稳定性和电介强度，还有美化器物、便于拭洗、不被尘土腥秽侵蚀等特点。; 陶瓷的生产制作过程一般都要经过坯料制备、成型与烧结三个阶段。 （1）坯料制备 原料： 天然的岩石、矿物、粘土 一般要经过原料粉碎—精选（去掉杂质） —磨细（达到一定粒度） —配料（保证制品性能） —脱水（控制坯料水分） —炼坯、陈腐（去除空气）等过程。 高纯度可控、人工合成的粉状化合物 制取微粉：机械粉碎法、溶液沉淀法、气相沉积法。 ;（2）成型 原料经过坯料制备后，依成型工艺的要求，可以是粉料、浆料或可塑泥团。;（3）烧结 未经烧结的陶瓷制品成为生坯。生坯是由许多固相粒子堆积起来的聚集体，颗粒间除了点接触外，尚存在许多空隙，因此强度不够，必须经过高温烧结后才能使用。 烧结是指生坯在高温加热时发生一系列的物理和化学变化，并使生坯体积收缩，强度、密度增加，最终形成致密、坚硬的具有某种显微结构烧结体的过程。 常用的烧结方法有热压或热等静压法、液相烧结法、反应烧结法。;4、陶瓷的结构;晶体相 晶体相是陶瓷的主要组成相，其结构、数量、形态和分布决定了陶瓷的物理和化学性质。 陶瓷中的晶体相主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物三种。 硅酸盐（普通陶瓷的主要原料，陶瓷组织中重要的晶体相） 结合键为离子键与共价键的混合键，结构细节复杂，但其基本结构一般遵循严格的规律，使构成硅酸盐的基本单位[SiO4]四面体可以构成岛状、链状、层状和骨架状等硅酸盐结构。 ;各种硅酸盐晶体的结构形状;氧化物（大多数陶瓷，特别是特种陶瓷的主要组成相和晶体相） 结合键主要由离子键结合； 陶瓷中最重要的氧化物晶体有AO、AO2、A2O3、ABO3和AB2O4(A、B均为金属阳离子)，其共同的结构特点为：氧离子紧密排列构成晶格骨架，常占据晶格结点和面心位置，而直径较小的金属阳离子填充于晶格间隙之中。 一般金属离子填充的间隙主要有两种，分别为四面体和八面体间隙。 ;非氧化合物（金属陶瓷的重要组成和晶体相） 结合键以共价键为主，并含有一定成分的金属键和离子键； 它们的晶体结构通常都比较复杂。 玻璃相 陶瓷中玻璃相的作用有以下四点： 粘结晶粒，填充晶粒间隙，提高材料的致密度； 降低烧结温度，加快烧结过程； 阻止晶体转变，抑制晶粒长大；， 获得 一定程度的玻璃特性，如透光性等。 气相 是在工艺过程中形成并保留下来的； 除非有特殊要求，一般气孔的存在对陶瓷的性能都是不利的，它降低了陶瓷的强度，常常是造成裂纹的根源，应尽量使其含量降低； 一般普通陶瓷的气孔率为5﹪-10﹪，特种陶瓷在5﹪以下，金属陶瓷则要求低于0.5﹪。 ;6、陶瓷的性能; （1）刚度和硬度 由P43-P44表1-17和表1-18可看出，陶瓷在各类材料中弹性模量、硬度都是最高的，即刚度 和硬度在同类材料中最高。 结合键强度大（离子键、共价键） 弹性模量高、硬度高 刚度、硬度大 （2）强度 陶瓷的理论强度应为弹性模量的1/10-1/5，但实际强度却只有1/1000-1/100，甚至更低？ 答：陶瓷的组织不如金属纯，存在很多的缺陷，尤其是晶界，其破坏作用比在金属中更大：晶界上存在晶粒间的局部分离或空隙；晶界上原子间键被拉长，键强度被削弱；相同电荷离子的靠近产生斥力，可能造成显微裂纹。 提高陶瓷强度的措施？ 增大