1、第一節(jié)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷第二節(jié)第二節(jié) 功能陶瓷功能陶瓷第三節(jié)第三節(jié) 陶瓷耐火材料陶瓷耐火材料第四節(jié)第四節(jié) 玻玻 璃璃q 陶瓷的分類陶瓷的分類氧化物陶瓷（氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等）等）碳化物陶瓷（碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等）等）氮化物陶瓷（氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等）等）新型碳化物陶瓷（新型碳化物陶瓷（C3N4等）等）硼化物陶瓷（硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等）等）復(fù)合陶瓷（復(fù)合陶瓷（3Al2O32SiO2(莫來石莫來石) 等）等）普通陶瓷（硅酸鹽材料）普通陶瓷（硅酸鹽材料）特種陶瓷（人工合成材料）特種陶瓷（人工合成材料）結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷功能陶瓷功能

2、陶瓷陶瓷耐火材料陶瓷耐火材料玻玻 璃璃 氧化鋁有十多種同素異構(gòu)體，但常見的主要有三種：氧化鋁有十多種同素異構(gòu)體，但常見的主要有三種：-Al2O3、-Al2O3 、-Al2O3 。 -Al2O3屬于尖晶石型（立方）結(jié)構(gòu)，高溫時(shí)不穩(wěn)定，屬于尖晶石型（立方）結(jié)構(gòu)，高溫時(shí)不穩(wěn)定，在在1600轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3 。 -Al2O3 屬于六方系，穩(wěn)定屬于六方系，穩(wěn)定性好，在熔點(diǎn)性好，在熔點(diǎn)2050 之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。q 氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷 Al2O3少量少量SiO2。根據(jù)。根據(jù)Al2O3含量可分為剛玉含量可分為剛玉-莫來莫來瓷（瓷（75瓷，瓷，wAl2O3=75%）和剛玉瓷（）

3、和剛玉瓷（95瓷，瓷，99瓷）。瓷）。原料煅燒原料煅燒配料配料球磨球磨成形成形燒結(jié)燒結(jié)1）高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性：裝飾瓷，噴嘴、火箭、導(dǎo)彈）高強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性：裝飾瓷，噴嘴、火箭、導(dǎo)彈的導(dǎo)流罩的導(dǎo)流罩 ；2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，軸承，）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，軸承，人造寶石；人造寶石； 3）低的介電損耗、高電阻率、高絕緣性：火花塞，電）低的介電損耗、高電阻率、高絕緣性：火花塞，電 路基板，管座；路基板，管座； 4）熔點(diǎn)高、抗腐蝕：耐火材料，坩堝，爐管，熱電偶）熔點(diǎn)高、抗腐蝕：耐火材料，坩堝，爐管，熱電偶保護(hù)套等；保護(hù)套等； 5）離子導(dǎo)電性：太陽(yáng)能電池材料和蓄電池

4、材料等。）離子導(dǎo)電性：太陽(yáng)能電池材料和蓄電池材料等。 6）生物相容性：還可用于制作人工骨骼和人造關(guān)節(jié)等。）生物相容性：還可用于制作人工骨骼和人造關(guān)節(jié)等。q 氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷m-ZrO2：?jiǎn)涡本担ǎ簡(jiǎn)涡本担?170）t- ZrO2：四方晶系（：四方晶系（11702370 ）c-ZrO2：立方晶系（：立方晶系（23702715 ） 備注：氧化鋯熔點(diǎn)為備注：氧化鋯熔點(diǎn)為2715 。1）熱導(dǎo)率小，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性高：可用于高）熱導(dǎo)率小，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性高：可用于高溫絕緣材料、耐火材料，如熔煉鉑和銠等金屬的坩堝、溫絕緣材料、耐火材料，如熔煉鉑和銠等金屬的坩堝、噴嘴、閥心、密封器件等：

5、噴嘴、閥心、密封器件等：2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高爾夫球棍頭等。剪刀、高爾夫球棍頭等。3）具有敏感特性：可做氣敏元件，還可作為高溫燃料）具有敏感特性：可做氣敏元件，還可作為高溫燃料電池固體電解隔膜、鋼液測(cè)氧探頭等。電池固體電解隔膜、鋼液測(cè)氧探頭等。q 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷 以以SiC為主要成分的陶瓷。為主要成分的陶瓷。 具有很高的高溫強(qiáng)度，在具有很高的高溫強(qiáng)度，在1400時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持在在500600MPa，工作溫度可達(dá)，工作溫度可達(dá)1700；有很好的熱穩(wěn)；有很好的熱穩(wěn)定性、抗蠕變性、耐磨性、耐蝕性，

6、良好的導(dǎo)熱性、耐定性、抗蠕變性、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)熱性、耐輻射性。輻射性。 制作火箭尾噴管噴嘴、澆注金屬的澆道口、軸承、制作火箭尾噴管噴嘴、澆注金屬的澆道口、軸承、軸套、密封閥片、軋鋼用導(dǎo)輪、內(nèi)燃機(jī)器件、熱電偶保軸套、密封閥片、軋鋼用導(dǎo)輪、內(nèi)燃機(jī)器件、熱電偶保護(hù)套管、爐管、核燃料包封材料等。護(hù)套管、爐管、核燃料包封材料等。q 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 以以Si3N4為主要成分的陶瓷。為主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系數(shù)小，耐磨氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系數(shù)小，耐磨性好，抗熱振性大大高于其它陶瓷。它具有優(yōu)良的化學(xué)性好，抗熱振性大大高于其它陶瓷。它具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐

7、除氫氟酸、氫氧化鈉外的其他酸和堿性溶穩(wěn)定性，能耐除氫氟酸、氫氧化鈉外的其他酸和堿性溶液的腐蝕，以及抗熔融金屬的侵蝕。它還具有優(yōu)良的絕液的腐蝕，以及抗熔融金屬的侵蝕。它還具有優(yōu)良的絕緣性能。緣性能。 用于制造切削刀具、高溫軸承、泵密封環(huán)、熱電用于制造切削刀具、高溫軸承、泵密封環(huán)、熱電偶保護(hù)套、缸套、活塞頂、電磁泵管道和閥門等。偶保護(hù)套、缸套、活塞頂、電磁泵管道和閥門等。q 鐵電陶瓷鐵電陶瓷 有些陶瓷的晶粒排列是不規(guī)則的，但在外電場(chǎng)作用有些陶瓷的晶粒排列是不規(guī)則的，但在外電場(chǎng)作用下，不同取向的電疇開始轉(zhuǎn)向電場(chǎng)方向，材料出現(xiàn)自發(fā)下，不同取向的電疇開始轉(zhuǎn)向電場(chǎng)方向，材料出現(xiàn)自發(fā)極化，在電場(chǎng)方向呈顯一定

8、電場(chǎng)強(qiáng)度，這類陶瓷稱為鐵極化，在電場(chǎng)方向呈顯一定電場(chǎng)強(qiáng)度，這類陶瓷稱為鐵電陶瓷，廣泛應(yīng)用的鐵電材料有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸電陶瓷，廣泛應(yīng)用的鐵電材料有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁等。鋁等。 鐵電陶瓷應(yīng)用最多的是鐵電陶瓷電容器，還可用于鐵電陶瓷應(yīng)用最多的是鐵電陶瓷電容器，還可用于制造壓電元件、熱釋電元件、電光元件、電熱器件等。制造壓電元件、熱釋電元件、電光元件、電熱器件等。q 壓電陶瓷壓電陶瓷 鐵電陶瓷在外加電場(chǎng)作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應(yīng)，鐵電陶瓷在外加電場(chǎng)作用下出現(xiàn)宏觀的壓電效應(yīng)，稱為壓電陶瓷。目前所用的壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦稱為壓電陶瓷。目前所用的壓電陶瓷主要有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯酸鋁、鋯鈦酸鉛等。酸

9、鉛、鋯酸鋁、鋯鈦酸鉛等。 壓電陶瓷在工業(yè)、國(guó)防及日常生活中應(yīng)用十分廣泛。壓電陶瓷在工業(yè)、國(guó)防及日常生活中應(yīng)用十分廣泛。如壓電換能器、壓電馬達(dá)、壓電變壓器、電聲轉(zhuǎn)換器件如壓電換能器、壓電馬達(dá)、壓電變壓器、電聲轉(zhuǎn)換器件等。利用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為等。利用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件稱為換能器。機(jī)械能的元件稱為換能器。q 氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷 ZrO2中加入中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧離子擴(kuò)散等后，提供了氧離子擴(kuò)散的通道，所以為氧離子導(dǎo)體。氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷主的通道，所以為氧離子導(dǎo)體。氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷主要用于氧敏傳感器和高

10、溫燃料電池的固體電解質(zhì)。要用于氧敏傳感器和高溫燃料電池的固體電解質(zhì)。q 生物陶瓷生物陶瓷 氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷與生物肌體有較好的相容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體容性，耐腐蝕性和耐磨性能都較好，因此常用于生物體中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。中承受載荷部位的矯形整修，如人造骨骼等。 導(dǎo)電性介于導(dǎo)電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料。主要導(dǎo)電性介于導(dǎo)電和絕緣介質(zhì)之間的陶瓷材料。主要有鈦酸鋇陶瓷，具有正電阻溫度系數(shù)，應(yīng)用非常廣泛。有鈦酸鋇陶瓷，具有正電阻溫度系數(shù)，應(yīng)用非常廣泛。如用于電動(dòng)機(jī)、收錄機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、變壓器、烘如用于電動(dòng)機(jī)、收

11、錄機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、變壓器、烘干機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、電烙鐵、彩電消磁、燃料的發(fā)熱體、阻干機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、電烙鐵、彩電消磁、燃料的發(fā)熱體、阻風(fēng)門、化油器、功率計(jì)、線路溫度補(bǔ)償?shù)?。風(fēng)門、化油器、功率計(jì)、線路溫度補(bǔ)償?shù)?。q 半導(dǎo)體陶瓷半導(dǎo)體陶瓷 陶瓷耐火材料的重要性能指標(biāo)是：低溫強(qiáng)度、高溫陶瓷耐火材料的重要性能指標(biāo)是：低溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、體密度、孔隙率等。強(qiáng)度、體密度、孔隙率等。酸性耐火材料（以酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3為主）為主）堿性耐火材料（如堿性耐火材料（如MgO、CaO等）等） 玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定型態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定型態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)。稱為玻

12、璃態(tài)物質(zhì)。幾種玻璃的特性和用途幾種玻璃的特性和用途石英玻璃石英玻璃玻璃纖維玻璃纖維第一節(jié)第一節(jié) 混合料的制備混合料的制備第二節(jié)第二節(jié) 陶瓷的成形方法陶瓷的成形方法q 混合料的計(jì)算與稱料混合料的計(jì)算與稱料 混合料配方的計(jì)算的兩種基本形式混合料配方的計(jì)算的兩種基本形式： 1）已知的化學(xué)計(jì)量式的配料計(jì)算；）已知的化學(xué)計(jì)量式的配料計(jì)算； 2）根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行的配料計(jì)算。）根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行的配料計(jì)算。 稱料時(shí)應(yīng)注意的原則稱料時(shí)應(yīng)注意的原則： 1）按組分含量由少到多的順序稱量。）按組分含量由少到多的順序稱量。 2）采用累積稱量法稱量。）采用累積稱量法稱量。q 混混 料料 混料的兩種基本形式混料的兩種基本形

13、式： 1）干混）干混 2）濕混）濕混 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果稱料，多種組分的原料經(jīng)過一定的根據(jù)計(jì)算的結(jié)果稱料，多種組分的原料經(jīng)過一定的方法混合均勻的過程稱為混料。（在球磨機(jī)中的混料過方法混合均勻的過程稱為混料。（在球磨機(jī)中的混料過程可同時(shí)實(shí)現(xiàn)粉碎和混合的雙重目的。）程可同時(shí)實(shí)現(xiàn)粉碎和混合的雙重目的。）q 塑塑 化化 對(duì)于特種陶瓷，由于坯料中沒有可塑性，在成形時(shí)對(duì)于特種陶瓷，由于坯料中沒有可塑性，在成形時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，因此有必要在成形前進(jìn)行塑化處理。會(huì)出現(xiàn)裂紋，因此有必要在成形前進(jìn)行塑化處理。 常用的塑化劑常用的塑化劑： 1）無機(jī)塑化劑：粘土等）無機(jī)塑化劑：粘土等 2）有機(jī)塑化劑：）有機(jī)塑化劑： 1）在保

14、證坯料一定可塑性的條件下，盡可能減少塑化）在保證坯料一定可塑性的條件下，盡可能減少塑化 劑的用量。劑的用量。2）選用塑化劑時(shí)，需考慮塑化劑在燒結(jié)時(shí)排除的難易）選用塑化劑時(shí)，需考慮塑化劑在燒結(jié)時(shí)排除的難易 和排除溫度等因素。和排除溫度等因素。q 造造 粒粒 造粒就是加入塑性劑后，將細(xì)顆粒原料制備成粒度造粒就是加入塑性劑后，將細(xì)顆粒原料制備成粒度較粗的混合料，以改善其流動(dòng)性。較粗的混合料，以改善其流動(dòng)性。q 模壓成形模壓成形 模壓成形是將混合料加入到模具中，在壓力機(jī)上壓模壓成形是將混合料加入到模具中，在壓力機(jī)上壓成一定形狀的坯體的方法。成一定形狀的坯體的方法。 利用液態(tài)、氣體或橡膠等作為傳壓介質(zhì)，

15、在三維方利用液態(tài)、氣體或橡膠等作為傳壓介質(zhì)，在三維方向?qū)ε黧w進(jìn)行壓制的工藝。冷等靜壓可分為干式和濕式向?qū)ε黧w進(jìn)行壓制的工藝。冷等靜壓可分為干式和濕式兩種形式。兩種形式。q 冷等靜壓成形冷等靜壓成形冷等靜壓（液體為傳壓介質(zhì)）冷等靜壓（液體為傳壓介質(zhì)）冷等靜壓（氣體或彈性體為傳壓介質(zhì)）冷等靜壓（氣體或彈性體為傳壓介質(zhì)）冷等靜壓冷等靜壓 以水為溶劑、粘土為粘結(jié)劑和陶瓷粉體混合，配制以水為溶劑、粘土為粘結(jié)劑和陶瓷粉體混合，配制成的具有較好流動(dòng)性的料漿，再將料漿注入到具有產(chǎn)品成的具有較好流動(dòng)性的料漿，再將料漿注入到具有產(chǎn)品形狀的石膏模中成形的方法。形狀的石膏模中成形的方法。q 注漿法成形注漿法成形 這種

16、成形方法借鑒了金屬壓鑄成形的工藝思路，利這種成形方法借鑒了金屬壓鑄成形的工藝思路，利用石蠟的高溫流變特性，對(duì)陶瓷石蠟流體進(jìn)行壓力下的用石蠟的高溫流變特性，對(duì)陶瓷石蠟流體進(jìn)行壓力下的鑄造成形。鑄造成形。 q 熱壓鑄成形熱壓鑄成形 1）料漿的制備：將經(jīng)過陶瓷粉體與）料漿的制備：將經(jīng)過陶瓷粉體與612石蠟和石蠟和0.1 1硬脂酸或油酸表面活性劑加熱到硬脂酸或油酸表面活性劑加熱到6080再與熔再與熔 化的石蠟混合即可?；氖灮旌霞纯?。 2）壓鑄：在壓縮空氣作用下充型，保壓冷卻，脫模。）壓鑄：在壓縮空氣作用下充型，保壓冷卻，脫模。 借鑒金屬的擠借鑒金屬的擠壓成形和軋制成壓成形和軋制成形工藝。形工藝。q

17、 塑性成形塑性成形 將具有將具有可塑性的泥可塑性的泥料，通過擠料，通過擠機(jī)嘴成形。機(jī)嘴成形。 將陶瓷粉體和粘結(jié)劑、溶劑等置于置于軋輥上混將陶瓷粉體和粘結(jié)劑、溶劑等置于置于軋輥上混煉，使之混合均勻，伴隨吹風(fēng)，溶劑逐步揮發(fā)，形成一煉，使之混合均勻，伴隨吹風(fēng)，溶劑逐步揮發(fā)，形成一層厚膜；調(diào)整層厚膜；調(diào)整軋輥間距，反軋輥間距，反復(fù)軋制，可制復(fù)軋制，可制得薄片瓷坯。得薄片瓷坯。 一般用于制備厚度一般用于制備厚度 80m的坯片。的坯片。q 帶式成形帶式成形第一節(jié)第一節(jié) 陶瓷的燒結(jié)理論陶瓷的燒結(jié)理論第二節(jié)第二節(jié) 陶瓷的燒結(jié)方法陶瓷的燒結(jié)方法第三節(jié)第三節(jié) 陶瓷燒結(jié)后的處理陶瓷燒結(jié)后的處理q 概概 述述 定定

18、義義： 燒結(jié)是指高溫條件下，坯體表面積減小，孔隙率降燒結(jié)是指高溫條件下，坯體表面積減小，孔隙率降低、機(jī)械性能提高的致密化過程。低、機(jī)械性能提高的致密化過程。 燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力： 粉體的表面能降低和系統(tǒng)自由能降低。粉體的表面能降低和系統(tǒng)自由能降低。 燒結(jié)的主要階段燒結(jié)的主要階段： 1）燒結(jié)前期階段（坯體入爐）燒結(jié)前期階段（坯體入爐90致密化）致密化） 粘結(jié)劑等的脫除：如石蠟在粘結(jié)劑等的脫除：如石蠟在250400全部汽化全部汽化 揮發(fā)。揮發(fā)。 隨著燒結(jié)溫度升高，原子擴(kuò)散加劇，孔隙縮小，隨著燒結(jié)溫度升高，原子擴(kuò)散加劇，孔隙縮小， 顆粒間由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)槊娼佑|，孔隙縮小，連通孔顆粒間由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)槊?/p>

19、接觸，孔隙縮小，連通孔 隙變得封閉，并孤立分布。隙變得封閉，并孤立分布。 小顆粒間率先出現(xiàn)晶界，晶界移動(dòng)，晶粒長(zhǎng)大。小顆粒間率先出現(xiàn)晶界，晶界移動(dòng)，晶粒長(zhǎng)大。 2）燒結(jié)后期階段）燒結(jié)后期階段 孔隙的消除：晶界上的物質(zhì)不斷擴(kuò)散到孔隙處，孔隙的消除：晶界上的物質(zhì)不斷擴(kuò)散到孔隙處， 使孔隙逐漸消除。使孔隙逐漸消除。 晶粒長(zhǎng)大：晶界移動(dòng)，晶粒長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大：晶界移動(dòng)，晶粒長(zhǎng)大。 燒結(jié)的分類燒結(jié)的分類：固相燒結(jié)（只有固相傳質(zhì)）固相燒結(jié)（只有固相傳質(zhì)）液相燒結(jié)（出現(xiàn)液相）液相燒結(jié)（出現(xiàn)液相）氣相燒結(jié)（蒸汽壓較高）氣相燒結(jié)（蒸汽壓較高）燒燒 結(jié)結(jié)q 燒結(jié)過程的物質(zhì)傳遞燒結(jié)過程的物質(zhì)傳遞氣相傳質(zhì)（蒸發(fā)與凝聚為

20、主）氣相傳質(zhì)（蒸發(fā)與凝聚為主）固相傳質(zhì)（擴(kuò)散為主）固相傳質(zhì)（擴(kuò)散為主）液相傳質(zhì)（溶解和沉淀為主）液相傳質(zhì)（溶解和沉淀為主）燒結(jié)過程燒結(jié)過程中的物質(zhì)中的物質(zhì)傳遞傳遞q 影響燒結(jié)的因素影響燒結(jié)的因素原料粉末的粒度原料粉末的粒度燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)氣氛燒結(jié)氣氛影響因素影響因素q 燒結(jié)分類燒結(jié)分類常壓燒結(jié)常壓燒結(jié)壓力燒結(jié)壓力燒結(jié)按壓力分類按壓力分類普通燒結(jié)普通燒結(jié)氫氣燒結(jié)氫氣燒結(jié)真空燒結(jié)真空燒結(jié)按氣氛分類按氣氛分類固相燒結(jié)固相燒結(jié)液相燒結(jié)液相燒結(jié)氣相燒結(jié)氣相燒結(jié)活化燒結(jié)活化燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)按反應(yīng)分類按反應(yīng)分類q 常見的燒結(jié)方法常見的燒結(jié)方法 傳統(tǒng)陶瓷在隧道窯中進(jìn)行燒結(jié)，特種陶瓷大都在電傳統(tǒng)陶瓷在隧道窯中進(jìn)行燒結(jié)，特種陶瓷大都在電窯中進(jìn)行燒結(jié)。窯中進(jìn)行燒結(jié)。 熱壓燒結(jié)是在燒結(jié)過程中同時(shí)對(duì)坯料施加壓力，加熱壓燒結(jié)是在燒結(jié)過程中同時(shí)對(duì)坯料施加壓力，加速了致密化的過程。所以熱壓燒結(jié)的溫度更低，燒結(jié)時(shí)速了致密化的過程。所以熱壓燒結(jié)的溫度更低，燒結(jié)時(shí)間更短。間更短。 將粉體壓坯或裝