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陶瓷材料-上网

第六讲先进陶瓷材料及其应用

主讲:张菁

材料工程教研室

问题提出

在许多苛刻的工作环境下,如高温、介质、机械等,需要材料具备抵抗的能力。

2 Application of Advanced Ceramics

幻灯片 3

微软用户2 航空航天用陶瓷

特种陶瓷在航空航天中的最新应用研究主要集中在:火箭喷嘴的耐热材料,太空飞船的隔热瓦,复合工程陶瓷材料以及宇宙飞船的观察窗涂层等,尤其是对具有轻质耐热耐烧蚀高熔点高强度的陶瓷纤维的研制开发非常热门;另外,就能够保持宇宙飞船的观察窗在有雾和结冰情况下仍清晰的耐高温玻璃陶瓷涂层研究也有相当数量;此外,最近有些研究工作者将注意力集中在航天飞机发动机用轻质复合陶瓷工程材料上。

微软用户, 2007-4-2

问题提出

迫切要求研制与发展高温高强并

具有特殊性能的新材料。

有什么结构材料能够发挥作用?

强度高、寿命长、耐高温,膨胀系

数小、化学稳定性好。

在这方面,结构陶瓷占有绝对优

势。

先进结构陶瓷材料就在这种背景

下发展起来。

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先进陶瓷材料及其应用

需要回答的几个问题:

1.什么是陶瓷材料?

2.先进陶瓷在工程上如何发挥作用?

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幻灯片 6

z1 有关陶器与瓷器的区别主要有如下几点:

一、烧成温度不同

陶器烧成温度一般都低于瓷器,最低甚至达到800℃以下,最高可达1100℃左右。瓷器的烧成温度则比较高,大都在1200℃以上,甚至有的达到

1400℃左右。

二、坚硬程度不同

陶器烧成温度低,坯体并未完全烧结,敲击时声音发问,胎体硬度较差,有的甚至可以用钢刀划出沟痕。瓷器的烧成温度高,胎体基本烧结,敲击时声音清脆,胎体表面用一般钢刀很难划出沟痕。

三、使用原料不同

陶器使用一般黏土即可制坯烧成,瓷器则需要选择特定的材料,以高岭上作坯。烧成温度在陶器所需要的温度阶段,则可成为陶器,例如古代的白陶就是如此烧成的。高岭土在烧制瓷器所需要的温度下,所制的坯体则成为瓷器。但是一般制作陶器的黏土制成的坯体,在烧到1200℃时,则不可能成为瓷器,会被烧熔为玻璃质。

四、透明度不同

陶器的坯体即使比较薄也不具备半透明的特点。例如龙山文化的黑陶,薄如蛋壳,却并不透明。瓷器的胎体无论薄厚,都具有半透明的特点。

五、釉料不同

陶器有不挂釉和挂釉的两种,挂釉的陶器釉料在较低的烧成温度时即可熔融。瓷器的釉料有两种,既可在高温下与胎体一次烧成,也可在高温素烧胎上再挂低温釉,第二次低温烧成。

以上几个方面中,最主要的条件是原材料和烧成温度,其他几个条件,都与这两条密切相关。因此,制陶工匠一旦掌握了烧成温度的技术,并认识到高岭土与一般黏土的区别,便具备了发明瓷器的条件。

zj, 2006-4-11

1.陶瓷材料概述

陶瓷材料是除金属和

高聚物以外的无机非

金属材料通称。

工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展,出现了许多性能优良的新7

型陶瓷。

1.陶瓷材料概述

陶瓷—是用天然或人工合成

的粉状化合物,经过成型和

高温烧结制成的

是由无机化合物构成的多相

固体材料。

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1.陶瓷材料概述

陶瓷材料的相组成特点

通常由三种不同的相组成

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晶相玻璃相

气相

1.陶瓷材料概述

晶相是陶瓷材料中主要的组成

相,决定陶瓷材料物理化学性

质的主要是晶相。

气相是在工艺过程中形成并

保留下来的。

玻璃相的作用是充填晶粒间隙、粘结

晶粒、提高材料致密度、降低烧结温

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度和抑制晶粒长大。

陶瓷的组织和结构

晶体相

玻璃相

气相

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1.陶瓷材料概述

陶瓷材料的结合键特点

陶瓷材料的主要成分是氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等,因而其结合键以离子键(如Al 2O 3)、共价键(如Si 3N 4)及两者的混合键为主。

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共价键离子键

1.陶瓷材料概述 陶瓷材料以离子键结合为主,由于离子键

的结合力大,因此离子晶体的硬度高,强

度大,热膨胀系数小,但脆性大。

NaCl

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微软用户4

幻灯片 13

微软用户4 在正,负离子间有较强的静电引力作用着,所以离子晶体一般具有较高的熔点、沸点。

硬度大,脆,延展性差,熔沸点较高。

微软用户, 2007-4-2

粘土1.陶瓷材料概述

——细颗粒含水铝硅酸盐用水混合,具有可塑性,是作为基础。石英——无水SiO 2,难熔,可减粘,在瓷坯中起

陶瓷的成形

原料的制备骨架作用。

长石——含K、Na、Ca离子的无水硅酸盐,属熔

剂。

坯料的成形可塑成形——传统陶瓷用较多

注浆成形——浆料浇注到石膏模中成形,用于

制造日用陶瓷和建筑陶瓷等形状复杂件

压制成形——粉料加入塑化剂,在金属模具加

压成形

制品的烧结干燥的毛坯加热高温烧结,相变获得要求的性能

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压制成型

1.陶瓷材料概述

陶瓷材料的工艺特点

粉体-成型-烧结

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