第章 坯料结构.pptVIP

陶瓷工艺学第四章 坯体的结构与形成 要 目 第一节 坯体的显微结构 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 第三节 第一节 坯体的显微结构 4.1 显微结构指利用各种显微镜才能观察到材料的组织结构，是组成、工艺、过程等因素的反映，是决定材料性能的基础。 尺度：从几个纳米到100微米。 第一节 坯体的显微结构 4.1 要 目 第一节 坯体的显微结构 4.1.1 显微结构的组成 第一节 坯体的显微结构 4.1.1 显微结构的组成 第一节 坯体的显微结构 4.1.1 显微结构的组成——晶相 第一节 坯体的显微结构 4.1.1 显微结构的组成——晶界 第一节 坯体的显微结构 晶界杂质（往往以三种形式存在） 分散沉积物：杂质离子沿晶界分离，且易溶于晶界中。 扩散沉积物：杂质数量多，超过在熔体中的饱和浓度，以个别晶相在晶界析出。如有液相存在，则形成扩散沉物，其熔点低于陶瓷烧结温度，若液相润湿能力强，会流入晶界包裹晶粒。 粒状沉积物：杂质数量多，其熔点高于烧结温度，以粒状在晶界析出。 第一节 坯体的显微结构 晶界特性 ①晶界上扩散传质比晶粒内部快得多。 ②晶界上存在应力：各组分膨胀系数不同及晶相各向异性的特点导致。 ③晶界上易出现溶质偏析或淀析，出现相分离。 第一节 坯体的显微结构 晶界特性 ④晶界上有空间电荷：取决于缺陷浓度及晶界上过剩离子数。 ⑤晶界的熔融温度一般比晶粒低。 ⑥晶界内容易包裹气孔。 第一节 坯体的显微结构 晶界对产品性能的影响 由于晶界的性质，对产品性能有很大影响，内部杂质多，又是连续相，高温下有较大的导电性，所以晶界的电导率支持着整个系统的电导率。 晶界内结构疏松，存在空隙，强度不高，因此常使材料出现沿晶断裂破坏。 第一节 坯体的显微结构 玻璃相：坯料组分或杂质所形成的低共熔固体物质。 普通陶瓷的玻璃相为连续相，分布在晶相周围，粘接晶粒，填充空隙，促进坯体致密，提高胎体的透明度，降低坯体的烧结温度。 玻璃相结构疏松，强度比晶相低，?大，高温下易软化变形。所以，高玻璃相的制品机械强度低，热稳定性差，坯体易变形。 第一节 坯体的显微结构 玻璃相的作用： 可将晶粒粘结在一起，填充在孔隙中，使坯体致密，增加透明度，降低烧结温度。 但玻璃相结构疏松，膨胀系数大，高温下易软化，因此过多会降低制品强度及热震性→高温蠕变。 第一节 坯体的显微结构 普通陶瓷存在少量的气孔。气孔率在0.5%～22%。 气孔分布在玻璃相的连续基质中。 气孔会明显影响材料性能，降低坯体机械强度、介电强度、透光性、白度等，降低化学稳定性、抗冻性，增大介电损耗和吸湿膨胀。 但可改善隔热、吸附、过滤等性能——如保温砖，多孔陶瓷等。 第一节 坯体的显微结构 如何控制气孔的含量： 1、坯料的组成（少用碳酸盐、硫酸盐类，?加入添加物生成第二相来抑制晶粒长大，使气孔从晶界排出）。 2、提高烧成温度（不能过头）。 3、提高坯体致密度（热压烧结、等静压成型）。 4、采用气氛烧结排出气孔（真空烧成）。 第一节 坯体的显微结构 （一）原料粉末的特征 其颗粒大小、分布、聚集程度影响最为明显。 1、颗粒大小影响成瓷后晶粒尺寸： ?????????a、粗粒多：成瓷后晶粒尺寸增加小 ????? b、细粒多：成瓷后晶粒尺寸增加大，因为比表面大，利于晶粒发育长大。 2、粒度分布范围影响产品的密度：即气孔率分布范围窄，则密度高， 粉末要求聚集成团，因团粒之间的空隙往往大于颗粒之空隙。 第一节 坯体的显微结构 （二）添加掺杂物 1、掺杂物进入固溶体，增加晶格缺陷，促进晶格扩散，使坯体致密，减少气孔； 2、晶粒周围形成连续的第二相，促进绕结。如第二相不易移动，则阻碍晶界移动，抑制晶粒长大，多数情况下掺杂物会抑制晶粒粗化，减缓晶界移动速度，但也会加速晶粒生长，与其数量种类有关。 第一节 坯体的显微结构 （二）烧成制度 1、烧成气氛：是影响产品结构、性能的重要因素之一。 ???气孔率、晶粒尺寸、缺位形成、阳离子价态、矿物组成 ???如：TiO2在还原气氛下，颜色加深，Ti4+→Ti3+ O2-空位↑ ???Fe2O3在还原气氛下→FeO+O2 ，使气孔率↑ 第一节 坯体的显微结构 （二）烧成制度 2、升降温度：影响坯体密度，晶粒大小，相的分布 。 ???控制速率煅烧，中间温度下维持较长时间－促进坯体致密。 ???快速烧成时高温下维持较短时间－抑制晶粒粗化。 ??冷却速度对显微结构影响表现在各相分布。 a、快速冷却：越过第二相的析出温度，则第二相形成数量少 b、缓慢冷却：不同温度会析出不同的第二相 第二节