微晶陶瓷完整版本.pptVIP

10.4微晶陶瓷10.4.1概述10.4.2微晶陶瓷的分类10.4.3微晶陶瓷的制造工艺10.4.4微晶陶瓷的性能、用途及前景10.4.1概述十八世纪法国化学家鲁米汝尔曾设想用玻璃制备多晶材料，直到二十世纪五十年代才由美国康宁公司实现。由于微晶陶瓷材料具有优良的力学、电学、磁学、光学等性能，且简单的制备工艺技术、廉价的原材料和低的制造成本，以及能工业化大规模生产的优势，不失为一种高性能低价位、应用市场广阔的新型陶瓷材料，已成为新型陶瓷材料开发应用的热点之一。微晶陶瓷(微晶玻璃)是将加有特定成核剂组成的基础玻璃,在一定温度下热处理后,就变成具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。低膨胀微晶陶瓷主要有Li2O-Al2O3-SiO2系统和MgO-Al2O3-SiO2系统。最近也有Cu2O-Al2O3-SiO2系统微晶陶瓷的报道。其具有低膨胀特性是因为它们能够在基础玻璃中分别析出β-锂辉石或锂霞石和堇青石晶体。10.4.2微晶陶瓷的分类微晶陶瓷的种类繁多，如按照功能相不同进行分类，主要有以下七类。10.4.2.1金属单质微晶陶瓷传统的是光敏微晶陶瓷，如用溶胶-凝胶法将金属单质Au、Ag等在SiO2玻璃中均匀析出形成的具有复相结构的材料，却具有独特的光学性能和半导体特性。10.4.2.2氧化物半导体微晶陶瓷以氧化物半导体如FeO、ZnO等过渡金属氧化物与玻璃形成的复相结构，通常具有良好的电性能。10.4.2.3化合物半导体微晶陶瓷以CdS，Zn1-xCdxS等II-IV族化合物，以及AlP等III-V族化合物半导体与玻璃复合形成的一类新型精细复合功能材料。10.4.2.4铁电微晶陶瓷早在上世纪六十年代，人们就采用熔融工艺研究铁电微晶陶瓷，主要包括PbTiO3、BaTiO3、NaNbO3等体系。这些材料具有良好的介电频率和介电温度特性。10.4.2.5铁磁微晶陶瓷该类由BiFeO3、MnFe2O4、ZnFe2O4等铁磁相和玻璃相复合制备而成。对铁磁性微晶陶瓷传统工艺已有广泛的研究，铁磁微晶陶瓷材料在磁光控制、吸波材料、微波器件等具有重要的应用价值。10.4.2.6生物微晶陶瓷将有生物活性的功能晶相(如羟基磷灰石等)与玻璃相复合；或将生物酶与玻璃相复合形成生物复相微晶陶瓷，使无机界与生物界联系起来，开辟了一个全新的新材料领域。10.4.2.7光学微晶陶瓷将光变色晶相与玻璃复合形成的光致变色微晶陶瓷，甚至将光变色染料、激光染料等有机功能相与玻璃相复合，形成性能优良的非线性光学材料。10.4.3微晶陶瓷的制造工艺10.4.3.1微晶陶瓷的制备微晶陶瓷是由玻璃通过一定热处理后得到的，微晶玻璃的性能与玻璃的组成有很大关系，为了保证其晶体的析出，常引入一定晶核剂。（P261表10.7）熔融法最早的微晶陶瓷是用熔融法制备的，至今熔融法仍然是制备微晶陶瓷的主要方法。其工艺流程为：在原料中加入一定量的晶核剂并混合均匀，于1300～1500℃高温下熔制，均化后将玻璃熔体成型，经退火后在一定温度下进行核化和晶化，以获得晶粒细小且结构均匀的微晶陶瓷制品。熔融法的最大特点是可沿用任何一种玻璃的成型方法，如压延、压制、吹制、拉制、浇注等；与通常的陶瓷成型工艺相比，适合自动化操作和制备形状复杂、尺寸精确的制品。烧结法烧结法制备微晶陶瓷的工艺流程如下为：配料→熔制→水淬→粉碎→过筛→成型→烧结→加工。烧结法制备微晶陶瓷不需要通过玻璃形成阶段，因此适于高温熔制的玻璃以及难以形成玻璃的微晶陶瓷的制备，如高温微晶陶瓷材料等。用该法制备的微晶陶瓷中可存在含量较高的氧化锆、莫来石、尖晶石等耐高温晶相。如将MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃粉碎后与方镁石混合烧结，形成莫来石质微晶陶瓷，耐温高达1250℃。此外，烧结法还有一个显著的特点，即玻璃经过水淬后，颗粒细小，比表面积增加，比熔融法制得的玻璃更易于晶化，因而有时可以不使用晶核剂，也可以制备出性能良好的微晶陶瓷材料。溶胶-凝胶法最早是用来制备玻璃的，但近十多年来，一直是玻璃与陶瓷等先进材料制备技术的研究热点。溶胶-凝胶法的主要优点是：(1)可以得到均质高纯材料；(2)可防止某些组分挥发并减少污染；(3)其制备温度比传统方法低得多；(4)可扩展组成范围，制备传统方法无法制备的材料，如不能形成玻璃的系统和具有高液相组成的微晶陶瓷。用溶胶-凝胶法制备的微晶陶瓷主要为具有高温、高强、高韧性以及其它特殊性能的高新技术材料。10.4.3.2玻璃熔制及成型低膨胀微晶陶瓷一般熔点较高，因此其熔制温度高达1500~1600℃。玻璃的熔制的过程可以采用池窑