1、第一章作業與思考題 (P38)1-1理解、解釋和比較下列名詞 ：陶瓷、陶瓷工藝、廣義陶瓷、狹義陶瓷、傳統陶瓷、 電子陶瓷。陶瓷：經過成型燒制的工藝的產品陶瓷工藝：制備陶瓷的工藝技術、過程及相關參數廣義陶瓷：經過高溫熱處理的無機非金屬材料狹義陶瓷：經過高溫熱處理的以晶相多晶向傳統陶瓷：以天然礦物為原料，具有各種功能的材料電子陶瓷：利用陶瓷材料中，具有優異聲光電性能的功能性陶瓷1-2說明陶瓷材料的純度、合理純度、影響純度的因素以及純度在電子陶瓷中之經濟 意義。純度：包含化學成分、化學計量，影響：原材料，加工過程，合成工藝，性能要求不同，純度要求不同，純度越高成本大幅度升高合理純度：1-3弄潸球磨、

2、振磨、砂磨三者之破碎原理，比較其優缺點，說明其適用場合。球磨：沖擊，研磨為主，單臺生產能力強，研磨效率較低，物料顆粒大，常用普通陶瓷，適用于原料單一，原料要求不高，大規模，振磨：沖擊，研磨為主，單臺生產能力弱，研磨效率較高，物料顆粒小，特種陶瓷，實驗室廣泛使用 ，適用于多品種，要求高，小規模，特種陶瓷，實驗室廣泛使用，適用于多品種，要求高，小規模砂磨：研磨、粉碎為主，單臺生產能力弱，研磨效率較高，物料顆粒小1-4晶態陶瓷粉料的粒形指什么？它由哪些因素決定 ？什么叫等效粒徑？粉粒外形愈復雜則其等效粒徑愈大，對嗎 ？粒形：晶粒的形貌因素：制造合成的工藝，晶體本身的特性等效粒徑：將粉粒實際顆粒看作球

3、形。對的，由于外形復雜故測出來的表面積大，所以等效粒徑大1-5什么叫陶瓷粉料的表面自由能？如何獲得？如何消失？存在哪里？有何作用與意義？表面自由能：陶瓷粉料表面離子比內部多的部分能量消失：燒結過程，晶粒長大與合成，表面能消失存在：存在顆粒或者晶體表面作用與意義：在燒結過程中起主要作用1-8燒結反應制粉與溶液反應制粉之原理有何差別？那一種能得反應均勻之粉料？為什么？兩者適用于彳f么場合 ？差別：固相制粉通過質點擴散到界面發生化學反應，反應不均勻，反應時間長溫度高液相制粉原子或分子高度均勻混合后反應，反應時間短，溫度低，反應產物純度高均勻：固相反應發生在表面，不均勻場合：固相適用于規模大，產品要求

4、不高的，溶液常用規模小產品要求高1-9陶瓷粉料煨燒的目的何在？如何選擇合適的煨燒溫度？如何才能使粉料反應比較充分而又不致產生明顯燒結？、改變物性，穩定晶型，破壞片層結構煨燒溫度：盡可能溫度低要求起始原料均勻且夠細1-10如何才能使瘠性粉料具有加工時所必須的塑性？試利用膠體化學的原理說明陶瓷漿料的懸浮、凝聚與稀釋之過程，以及控制P值所起的作用。加入有機或無機的粘合劑，必要時加入增塑劑潤滑劑1-11塑化劑中各成分所起的作用如何？為什么有些塑化劑中可不用增塑、潤滑劑，而有些又非用不可？作用 塑化劑包含結合劑、增塑劑、潤滑劑，結合劑 是各種物料粘合在一起，形成具有一定強度和形狀的物品。增塑劑潤滑劑有些

5、不加是因為本身就能保證物料潤濕，有些不行，所以需要加入小分子增強潤濕性1-12試述陶瓷粉料造粒的作用與意義。目的獲得氣體少，流動性良好的粉料，才容易獲得合格的胚體。否則容易出現成1-13陶瓷粉料粉碎的目的何在 ？為什么說它是一種能量轉換過程？現有的粉碎手段中那種最好？試從能量轉換角度加以討論。還可能有那些更理想的粉碎手段？目的 使物料表面積更大，表面積更大，表面能更大，活性更強能量轉換過程 本質上是部分機械能轉化成了物質的內能。現有最好的粉碎：球磨，振磨，砂磨更理想的粉碎：根據產品需求不同選擇合適的技術1-14什么叫溶膠-凝膠技術？這種技術有什么優越性 ？適用于什么場合？溶膠-凝膠技術：將反應

6、物制成溶膠，保證反應物之間以原子或分子狀態均勻混合，在處理為凝膠方便后續處理，純度高，化學計量準確優越性：純度高，化學計量準確場合2-1對陶瓷坯體有哪些要求 ？$口何評價陶瓷坯體的質量 ？粉壓坯體密度不一致的原因何在？如何提高其均勻性？坯體質量與成型壓強的關系如何？要求：強度、密度比較高，穩定性好，尺寸的準確性較好壓制過程中，壓力傳遞不均勻，提高配體均勻性可通過兩個方面，胚體厚度薄，密度 均勻性會好點，可以采取大幅度提高壓力，以及多向加壓，使最小的壓強達到要求壓強評價質量：強度密度高，強度密度均勻性比較好，尺寸準確性，形狀正確性關系：壓強足夠高時密度和強度才能達到要求，壓強過高可以保證較厚的2

7、- 2塑法成型的工藝特點是什么？對粉粒與漿料有何要求 ？試從坯膜質量、工藝難度、經濟效能等方面評價擠膜成型與軋膜成型。常用于有回轉中心的產品，利用了泥料的塑性的特點，要求有粉粒要粗一點，方便成 型，漿料需要塑性比較好，含水量適宜。生產薄片時擠膜成型，得到的陪末質量得不到較好保證，工藝難度大，經濟效益差，扎模成型相對簡單2- -3流法成型對粉粒和漿料的要求與塑法成型有何差別？影響流延膜厚的因素哪些?應如何控制膜厚？流法成型，為了得到超薄片，顆粒細，均勻性好，對稱性好，料漿流動性良好，以及 較高的固體含量。控制厚度時，是漿料的流動性，刮刀和有機載體的間隙高度，有機載體 的速度，胚料中加的有機物數量

8、。2-4熱壓鑄工藝有何獨到之處 ？式從工藝繁簡、能量消耗等方面，對熱壓鑄工藝進行評價。形狀復雜，尺寸精度要求比較高的產品，程序繁瑣，成品率低，其他方法無法取代2- 5有哪些成型方法可以生產帶狀膜坯？式比較其優缺點與適用場合。扎模成型優點缺點適用場合0.5-0.8mm片狀產品流法成型優點缺點適用場合超薄片陶瓷坯體2- 6坯膜厚度薄化有何意義和必要性？對電子工業將帶來什么好處 ？當代工藝水平能生產多薄的坯片 ？坯片薄化受到那些因素限制 ？薄化有止境嗎？厚度直接影響了電子器件的微型化和小型化，以及多功能化有重要意義，當代能生產 達到小于10um以下的陶瓷坯體，受到材料本身限制，加工器件的限制，厚度有

9、止境，高 溫燒成的晶粒再小一點都很難更不必說坯體3- 2從熱力學的角度出發，說明為什么在陶瓷的燒結過程中高溫有利于物質傳遞和成 瓷。從動力學角度出發，高溫有利于陶瓷的致密化，有利于燒結過程中材料達到燒結所需 勢壘，同時高溫也有利于質點的擴散作用。3- 3從物質傳遞、晶粒長大、二次粒長和固相反應出發，說明陶瓷燒結過程中存在哪幾種推動力，其來源，大小及重要性。推動力：表面能（晶界能）、化學能。表面能：取決于粉粒晶粒的大小，晶粒越小，表面能越大，推動力越強，常存在于晶 界，表面處化學能：化學反應釋放的能量，新生成的物質也處于很高的能量狀態。推動力越大，燒結越容易。3- 7什么叫二次粒長 猊明其在燒結

10、中之作用。從二次粒長的成因及控制方法談致密陶瓷的獲得。二次粒長：二次再結晶，發生在燒結后期的晶粒異常二次長大，對燒結有負面作用二次粒長的成因一般是燒結溫度過高，燒結時間過長，顆粒原料大小分布范圍廣，在 燒結后期出現了少數晶粒大小差異很大，能量差異特別大，部分晶粒生長速度很快，容易 形成氣孔。嚴格控制燒結溫度和燒結時間，粉體的分布范圍盡量小，尤其是納米粉體。3-11什么叫活化燒結？有哪些基本類型？其活化作用機理如何 ？有哪些共同之處？為什 么說活化燒結是介乎典型液相燒結與典型固相燒結之間的一種中間形式？為什么由活化燒結所得之晶件，其工作溫度可能高于燒結溫度？活化燒結：通過加入燒結助劑，提高燒結驅

11、動力，基本類型：加入添加劑形成液相的，通過形成少量液相，少量液相通過一定的溶解沉 淀傳遞，促進活化；或者加入助劑形成固溶體，來活化晶格，來實現致密化。都是通過提高推動力或者提高傳值效率來促進燒結。之所以是固相和液相燒結的中間形式，是因為典型液相是通過粘性流動來實現燒結的過程，燒結效率高，燒結時間短，典型固相燒結時間長，燒結溫度低，活化燒結過程中一 部分液相，從活化燒結的溫度、時間來看都是典型液相和典型固相的中間狀態。一般來說晶件的工作溫度是出現大量液相之前的溫度，而活化燒結的溫度是出現少量液相的過程，所以有可能晶件的工作溫度高于其活化燒結溫度。3-13在熱壓燒結過程中，壓力是如何促進燒結的，其

12、致密化機理如何？在圖3- -69所示的實驗結果中如何分析熱壓壓強、熱壓溫度和最終密度間的關系？能否用經驗公式表達三者間的函數關系？熱壓燒結是通過塑性流動傳質來促進燒結，可以大幅度提高燒結效率，所以機械能成 為了燒結的部分推動力。燒結壓強一定時，燒結溫度提高最終密度提高；燒結溫度一定時，燒結壓強越高，最終密度越高。經驗公式需要大量的實驗數據支撐。3-14為什么超高熱壓( 7GPa)能合成前所未有的新物質 ,這對材料科學有何意義 ？實際實驗中獲得高熱壓的狀態很難，但是一旦獲得就很有可能獲得擁有優異性能的材料。3-16某氣敏元件，需要將半導體陶瓷制成多孔狀，以便提高其靈敏度和響應率。試從工藝原理出發

13、，提出一些有利于形成多孔瓷的措施。通常做法是加入成孔劑，石墨或者高分子材料，成孔劑會在燒結過程中燃燒分解或留 下空隙。.4-1陶瓷的自然表面是如何形成的？它與哪些因素有關？何獲取表面光潔度高的陶瓷？如果要陶瓷的表面粗糙，應采取哪些措施？成型和燒結形成得，成型和燒結技術有關。通過一定措施獲得致密微晶的燒結體再經 過研磨拋光，陶瓷本身氣孔少，致密。粗化措施，使用比較粗糙的磨料進行打磨，使用硬 度比較大的固體顆粒以很高的速度噴濺向陶瓷表面4- 3試比較粗糙計法和光澤計法測陶瓷表面光潔度的優缺點？是否有比這兩種方法更好的測量原理？粗糙計法：可以直接表征樣品的表面粗糙程度或者光潔度，缺點儀器昂貴，操作繁

14、瑣，得到的測定結果差異比較大。光澤計法：測量數據一致性較好，不能直接測定樣品表面的粗糙度或者光潔度。4- -4哪些方法可以使燒后陶瓷的表面光潔度增加？為什么酸腐蝕的化學處理方法能使高鋁瓷的表面狀況改進 ？可以用此法去改進所有陶瓷的表面嗎？何故？研磨拋光，部分可采用酸堿腐蝕提高光潔度。原因是氧化鋁是兩性氧化物，酸堿環境 下可以有一定的腐蝕，可以使高鋁陶瓷表面光潔度提高，該方法不適用于所有陶瓷，很多 陶瓷材料在酸堿環境下不會有溶蝕現象。4- 5從微觀結構.上看，釉與瓷之間有何區別 ？釉中也有晶粒，但釉中有粒界嗎？從電子 瓷的角度看釉有哪些主要功能？燒釉時釉料對瓷體的侵蝕過程是什么樣的？如何避免這種

15、侵蝕？微觀下，釉和瓷有很大的區別，釉以玻璃相為主，其他的像很少，沒有粒界，陶瓷是 以晶相為主，同時也有部分玻璃相和氣孔，有明顯粒界。釉：提高光潔度、強度同時提高 防污防潮能力，從而保證電子陶瓷的優異性能。釉料成分對陶瓷晶相部分進行侵蝕作用， 形成玻璃相，這種侵蝕對黏合有一定好處，但是確實對陶瓷性能有影響，燒結溫度適當降低可以減少侵蝕，但是不能完全沒有侵蝕，這樣釉和瓷不能有效結合。4-8為什么所有陶瓷的抗張強度都遠低于其理論值？經過研磨后的陶瓷棒，其截面積比研磨前小但其抗張及擾彎強度都比研磨前高得多，為什么？有哪些方法可以使陶瓷表面強化，這些方法的出發點有何相似之處？陶瓷材料表面存在有大量裂紋，

16、裂紋在外力作用下會有應力集中現象，在局部造成很 大的力，但通過研磨，可以有效減少裂紋，這樣應力集中現象減弱。表面拋光和化學腐蝕， 高溫熔融都是，減少應力集中，施釉和表面結晶通過事先制作壓力，實現表面強化。.低介裝置瓷的特點、要求與分類？介電性能比較好，介電系數小，滑石瓷類裝置，氧化鋁瓷，高熱導陶瓷基片.滑石瓷的“老化”原因何在叁口何解決？原因：由于熱穩定性差，所以在使用過程中滑石瓷中發生應力作用和應變的結，解決：配方設計上使在燒結前期高溫階段產生玻璃相來包裹住主晶相.氧化破瓷、氮化硼瓷的特性及其優缺點？何故？特性：都屬于導熱性能優異的裝置瓷優點：介電性能好，導熱能力強缺點：氮化硼難以燒結，氧化

17、被原料稀缺價格昂貴，粉料有劇毒。原因：以共價鍵為主的晶體，所以燒結很難.透明陶瓷中引起光散射的因子是什么？它們與哪些因素有關 ？如何才能實現陶瓷的透明化？式以A1202瓷、Y203瓷及Mg0瓷為例加以討論 ？光散射因子：第二相，氣孔，晶界材料本身性質，制備工藝減少光散射因子，選擇各向同性晶體， 減少折射，避免第二相的產生， 使晶界比較薄， 盡量沒有氣孔. SigN瓷、SiC瓷的特點、用途及優缺點 ？都是高溫力學性能比較強的結構陶瓷材料，用途：高溫結構陶瓷優點：SigN耐腐蝕耐磨，SiC瓷高溫力學性能優異，導熱率高缺點：難以燒結，SigN導熱差損耗大，SiC介電系數小損耗高.電介質材料的導熱機制

18、是什么？高熱導率晶體應具有哪些結構特點？主要是聲子導熱共價鍵很強的晶體；結構單元種類較少，原子量或平均原子量均較低；不是層狀結構；高熱導率晶體都是由原子量較低的元素構成的共價鍵或共價鍵很強的單質晶體或二 元化合物。.高介電容器瓷的特點、要求及主要系列特點：介電系數不大，介電溫度系數接近常數主要系列：熱補償性電容器瓷，熱穩定性電容器瓷，介電溫度系數系列化電容器瓷.所謂電容器瓷的熱穩定性及熱補償性意義何在？熱穩定性：溫度波動過程中，介電系數變化非常小，即電容變化小，保證容抗穩定 熱補償性：補償諧振電路的阻抗穩定，在信號發射和接受中比較穩定。.含鈦陶瓷中鈦離子變彳的實質是什么？這種變價對陶瓷的電性能

19、有何影響？如何控制這種變價特性實質：4+鈦離子變為3價，鈦離子的一個電子的弱素服影響：使介電材料電阻下降，漏導損耗提高使整個電路損耗提高，使電動器損害控制特性：燒結保證充分的氧化，燒結溫度控制在較低的狀態.何謂弛豫鐵電瓷中之展寬效應 ？式從離子作用機制出發，說明不同展寬劑之單獨作用與協同作用。晶粒間界是如何對展寬起作用的？所謂“緩沖”的本質是什么？展寬效應：通過一定工藝措施 使居里峰壓低，而且要使峰的肩部上舉，從而使材料具 有較小的溫度系數，又具有較大的介電系數。a位比原來離子小，b位比原來離子大，需要較大熱運動能才能使B離子恢復到對稱平衡位置，從而摧毀晶體的鐵電性展寬作用：晶界是非鐵電性，對

20、鐵電作用的自發極化作用起到緩沖，晶界數量提高， 即非鐵電性比例提高，鐵電晶體占比率降低。本質：鐵電晶體在自發的極化過程中，當周 圍有非鐵電晶體沒有產生自發極化，鐵電晶體自發極化會變得比較容易。.-般說來鐵電體的居里點由那些因素所決定？什么原因和哪些因素可以使鐵電體的居里點產生移動 ？（成分、應力、晶粒大小 ）居里點：相變溫度，受晶體成分、應力、晶粒大小影響居里點移動因素.什么叫做重疊效應 ？在重疊效應的溫區內陶瓷具有何種晶格結構？何謂場誘相變？為什么場誘相變時可使鐵電體的變得更高？重疊效應：加入添加劑，居里點附近就出現了峰值，鐵電晶體中的介電系數會發生位移，多個峰值會發生移動以至于重疊出現典型的異相共層，兩種或三種鐵電相和非鐵電相在電場作用下誘變發生相變在重疊效應范圍區間內容易發生誘變相變，當出現重疊效應的溫度區間內時，各相之 間自由能差異小，發生相變勢能較低。場誘相變表明相之間自由能差異小，發生相變勢能較低，相變溫度比較低，容易出現 重疊效應，介電系數變得高.工作于高頻頻段的鐵電瓷料應滿足哪些介電性能方面的要求？如何從配方及工藝.上使鐵電陶瓷滿足這種要求 ？要求：在高頻下損耗比較小，介電系數比較小，介電溫度系數比較小滿足要求：大量引入非鐵電相使損耗減