第4章01 陶瓷材料ppt课件.ppt

《第4章01 陶瓷材料ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章无机非金属材料材料的分类和特点材料无机非金属材料金属材料高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维传统无机非金属材料新型无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷等高温结构陶瓷、功能陶瓷、光导纤维等Fe、Cu、Al、合金等无机非金属材料无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前还没有统一完善的分类方法

2、。一般将其分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。此外，搪瓷、磨料、铸石（辉绿岩、玄武岩等）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）也属于传统的无机非金属材料。先进（或新型）无机非金属材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。主要包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。第一节陶瓷概论Ceramics陶瓷材

3、料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。第一节概述一、陶瓷材料的分类与生产（一）分类普通陶瓷又称传统陶瓷。是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料(石英、长石等)经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。特种陶瓷是用于各种现代工业及尖端科学技术领域的陶瓷制品。包括结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热冲击、硬质、高刚性、低膨胀、隔热等场所。功能陶瓷主要包括电磁功能、光

4、学功能、生物功能、核功能及其它功能的陶瓷材料。特种陶瓷（先进陶瓷）是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物。如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。特种陶瓷与传统陶瓷的主要区别区别点传统陶瓷特种陶瓷原料天然矿物原料人工精制合成原料（包括氧化物和非氧化物）成型注浆、可塑成型为主压制、热压铸、注射、轧膜、流延、等静压成型等为主烧成温度一般在1350C以下燃料以煤、油、气为主结构陶瓷常需1600C左右高温烧成功能陶瓷需据要求精确控制烧成温度燃料以电、气、油为主性能以外观效果和強度为主以材料性能

5、和使用效能为主，如耐磨、耐腐蚀、耐高温、以及各种敏感特性加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和拋光用途炊具、餐具、建筑、陈设品主要用于航空、能源、冶金、交通、电子、信息家用电器业陶瓷材料的性能特点：密度小、熔点高、弹性模量大、化学稳定性高；硬度高、耐磨损、强度高、高温抗蠕变能力强；耐高温、耐氧化、耐腐蚀；塑性和韧性较低（陶瓷材料最大的弱点）；是良好的绝缘体，可用于隔电的绝缘材料；具有介电特性，可作为电器的介质；功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。陶瓷制品陶瓷制品陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高温烧结来成形

6、的，因此陶瓷是烧结体。陶瓷材料的工艺特点：坯料制备通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。（二）陶瓷制品的生产陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制备、成型、烧结成型将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。烧结生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发

7、生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。二、陶瓷材料的结构与性能特点陶瓷材料是多相多晶材料，陶瓷结构中同时存在晶体相玻璃相气相各组成相的结构、数量、形态、大小及分布决定了陶瓷的性能。（一）陶瓷材料的结构１.晶相晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶瓷的性能起决定性作用。陶瓷中的晶相的结合键为离子键共价键混合键氧化物结构的结合键以离子键为主，又称离子晶体。Si3N4、SiC、BN等以共价键为主，称共价晶体。氧化物结构的主要特点是氧离子紧密排列构成晶格骨架，组成六方或面心立方点阵，而正离子位于骨架的适当间隙之中。如

8、：CaO、MgO、Al2O3、ZrO2硅酸盐结构结构很复杂，但基本结构单元为[SiO4]硅氧四面体，结合键为离子键、共价键的混合键；每个氧原子最多只有被两个[SiO4]所共有；Si-O-Si的键角为145℃;[SiO4]既可孤立存在，亦可通过共用顶点连接成链状、平面或三维网状结构，故硅酸盐材料有无机高聚物之称。有些陶瓷中的晶相也存在同素异构转变