第5章 功能陶瓷材料课件.ppt

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1、第五章功能陶瓷材料1、陶瓷材料的发展概况陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。我国的陶瓷研究历史悠久、成就辉煌，它是中华文明的伟大象征之一，在我国的文化和发展史上占有极其重要的地位。陶瓷的研究进程分为三个阶段新石器时代先进陶瓷阶段纳米陶瓷阶段新石器时代远在几干年前的新石器时代，我们的祖先就已经用天然黏土作原料，塑造成各种器皿，再在火堆中烧成坚硬的可重复使用的陶器，由于烧成温度较低，陶瓷仅是一种含有较多气孔、质地疏松的未完全烧成制品。以后大约在2000年前的东汉晚期，人们利用含铝较高的天然瓷土为原料，加上釉的发明，以及高温合成技术的不断改进，

2、使陶瓷步入瓷器阶段，这是陶瓷技术发展史上意义重大的里程碑。釉以石英、长石、硼砂、黏土等为原料制成的东西，涂在瓷器、陶器外面，烧制后发出玻璃光泽，可增加陶瓷的机械强度和绝缘性能。瓷器烧成温度高，质地致密坚硬，表面有光亮的釉彩。随着科学进步与发展，由瓷器又衍生出许多种类的陶瓷。陶瓷都是以黏土为主要原料与其他天然矿物原料经粉碎混炼—成形—煅烧等过程制成的。如常见的日用陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等传统陶瓷。由于陶瓷的主要原料取之于自然界的硅酸盐矿物(如黏土、长石、石英等)，所以可归为硅酸盐类材料和制品。从原始瓷器的出现到近代的传统陶瓷，这一阶段持续了四千余年。先进陶瓷阶段20世纪以来，随着人类对宇宙的探索、

3、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展，从性质、品种到质量等方面，对陶瓷材料均提出越来越高的要求。从而，促使陶瓷材料发展成为一系列具有特殊功能的无机非金属材料。如氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等各种高温和功能陶瓷。这时，陶瓷研究进入第二个阶段——先进陶瓷阶段。先进陶瓷（Advancedceramics）又称现代陶瓷，是为了有别于传统陶瓷而言的。先进陶瓷有时也称为精细陶瓷(FineCeramics)、新型陶瓷(NewCeramics)、特种陶瓷(SpecialCeramics)和高技术陶瓷(High-Tech.Ceramics)等。在先进陶瓷阶段，陶瓷制备技术飞速发展。在成形方面，有等静压成形、热

4、压注成形、注射成形、离心注浆成形、压力注浆成形等成形方法；在烧结方面，则有热压烧结、热等静压烧结、反应烧结、快速烧结、微波烧结、自蔓延烧结等。在先进陶瓷阶段，采用的原料已不再使用或很少使用黏土等传统原料，而已扩大到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料，组成范围也延伸到无机非金属材料范围。此时可认为，广义的陶瓷概念已是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称。但是，这一阶段的先进陶瓷，无论从原料、显微结构中所体现的晶粒、晶界、气孔、缺陷等在尺度上还只是处在微米级的水平，故又可称之为微米级先进陶瓷。纳米陶瓷阶段到20世纪90年代，陶瓷研究已进入第三个阶段--纳米陶瓷阶段。所谓

5、纳米陶瓷，是指显微结构中的物相就有纳米级尺度的陶瓷材料。它包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。纳米陶瓷是当今陶瓷材料研究中一个十分重要的发展趋向，它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。随着现代通讯、计算机、微电子、激光、机器人制造、生物工程以及核技术等高技术领域的飞速发展，对于功能陶瓷的要求愈来愈高作为无机非金属材料重要组成部分的功能陶瓷、电子陶瓷已经逐步成为高技术发展的重要关键材料研究开发功能陶瓷已引起世界各国的高度重视总结精细陶瓷(定义、分类、特性、制备方法、应用)功能陶瓷材料(电介质陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、超导

6、陶瓷、生物陶瓷)课程内容精细陶瓷作为仅次于金属、塑料的“第三类材料”，正在越来越多地在结构材料方面崭露头脚，成为现代工程材料的三大支柱之一陶瓷原大多数指陶瓷器、玻璃、水泥和耐火砖之类人们所熟悉的材料陶瓷器即使在高温下仍保持坚硬、不燃、不生锈，能承受光照或加压和通电，具有许多优良性能广义陶瓷定义为无机原料经过热处理后的“陶瓷器”制品的总称第一节精细陶瓷相对这种用天然无机物烧结的传统陶瓷精细陶瓷(FineCeramics)又称先进陶瓷(AdvancedCeramics)：以精制的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结，具有远胜过以往独特性能的优异特性的陶瓷1.1

7、精细陶瓷定义与分类在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，特种陶瓷一般以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。在成分上，传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地。由于特种陶瓷的原料是纯化合物，因此成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺，而不是由产地决定。精细陶瓷与传统陶瓷的主要区别在制备工艺上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，