陶瓷材料基础知识.ppt

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1、陶瓷材料CERAMICSMATERIALSDept.ofMSE,CQU2第一章陶瓷材料基础知识现代陶瓷材料的基本概念陶瓷材料的发展历史及现状陶瓷的分类陶瓷的结构陶瓷的显微组织陶瓷的相变陶瓷的性能陶瓷的制备工艺Dept.ofMSE,CQU3陶瓷学定义的演变陶瓷一词是由希腊字Keramos演变为Ceramics，字义上的解释为Theartofmakingpotty。最早的陶瓷学是研究制造与应用加热黏土生料产生固体颗粒的一门学科。随着近现代科学技术的发展，新颖的陶瓷材料和新的制备工艺不断出现，使得陶瓷材料所涉及的领域不断扩展，传统的定义明显太过狭窄。Keramos——加热土质原

2、料而制成的固体物件1.1现代陶瓷材料的基本概念Dept.ofMSE,CQU4陶瓷不仅包括陶器、瓷器、耐火材料、构筑粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等材料，而且还包括非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、玻璃-陶瓷等。现在陶瓷的概念已经远远超出了以往人们所认识的陶瓷材料及其制品，它的应用范围也日趋扩大，它实际上已是无机非金属材料的总称。什么是陶瓷(ceramics)?这种由无机非金属材料作为基本组分组成的固体制品统称为陶瓷。Dept.ofMSE,CQU51.2陶瓷材料的发展历史及现状陶瓷材料的发展历史人类最早使用的工具——石器，可以说是一种天然陶瓷材料。陶瓷是最古老的一种材料，

3、是人类征服自然中获得的第一种经化学变化而制成的产品。根据出土文物考证，我国陶器早在距今8千至1万年左右的新石器时代便已经出现。瓷器在我国出现于东汉时期，距今已有1800多年的历史。近几十年来，随着新技术的进步和基础理论的建立，陶瓷材料得到了迅速发展，进入了一个崭新的时期，相继出现了高温结构陶瓷和功能陶瓷为代表的一大批新型陶瓷材料，在工业生产、国防军工和高新技术领域得到了日益广泛的应用。Dept.ofMSE,CQU6表1-1陶瓷发展演变史采用原材料煅烧温度年代砂粒500oC~700oC约6000年前粘土、砂粒700oC~1000oC公元前16-20世纪炻器陶器瓷器制品名称精

4、细陶瓷磁石、粘土、高岭土、长石高纯、人工合成原料1100oC~1400oC公元前1-2世纪>1400oC20世纪Dept.ofMSE,CQU7Dept.ofMSE,CQU8陶瓷材料的发展趋势复合化：利用加和及乘积效应，开发出单一材料中不存在的新功能获由于单一材料性能的综合功能材料。多功能化：将功能性与结构性相结合，如集低介电常数、高绝缘、高导热性、高机械强度、微型化于一体的基片材料。多功能材料的发展对促进产品向轻、小、薄的发展提供了基础。低维化：低维材料是低于三位材料的总称。零维的是超微粒子，包括团聚体、那你材料和亚微米材料；一维材料包括晶须、纤维、以及纳米丝和纳米管；二

5、维材料主要为薄膜材料Dept.ofMSE,CQU9设计、工艺一体化：计算机技术的飞速发展，使得材料的结构和性能比较容易通过计算来预测，使人们可以通过现有材料的利用和通过对材料微观结构的设计来得到具有期望特性的材料，从而大大改变了传统材料“尝试”式的制备方式Dept.ofMSE,CQU101.3陶瓷的分类陶瓷的种类繁多，根据陶瓷的化学组成、性能特点以及用途等不同，可将陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷两大类。传统陶瓷的主要原料是石英、长石和粘土等自然界存在的矿物。传统陶瓷又称为普通陶瓷。传统陶瓷先进陶瓷先进陶瓷的原料一般采用人工合成或提炼处理过的化工原料。国内外关于先进陶瓷的技术术

6、语有很多，如新型陶瓷（newceramics），精细陶瓷（fineceramics），现代陶瓷（modernceramics），高技术陶瓷（hightechnologyceramics），特种陶瓷（specialceramics）等.Dept.ofMSE,CQU11土器：在较低温度下烧成，坯体中的杂质较多，而且结构疏松多孔，颜色多样且不均匀。陶器：在1100oC~1250oC左右烧成，坯体结构比较细密均匀，但仍含较多气孔，结合较牢固，有不同的颜色。分施釉和不施釉两种。表面施透明釉的陶器，成为精陶。瓷器：根据瓷坯的原料配方、烧成温度及玻璃相含量的不同，瓷器可分为软质瓷和硬质

7、瓷。软质瓷配方中长石含量较高，1250oC~1300oC左右烧成，瓷坯内玻璃相含量较多；硬质瓷配方中粘土含量较高，在1320oC~1450oC左右烧成，瓷坯内玻璃相含量较少，致密度较高。以粘土、长石和石英为主要原料，添加部分工业氧化铝或刚玉粉，并在较高温度下烧结而成的，坯体中气孔率很低，基本没有开口气孔，具有足够的机械强度及耐电压性能的瓷器，称为高压电瓷。传统陶瓷Dept.ofMSE,CQU12表1-2传统陶瓷的种类Dept.ofMSE,CQU13先进陶瓷根据先进陶瓷的性能特点、可将先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶