第七、八章陶瓷材料详解.ppt

什么是陶？ 什么是瓷？ 陶和瓷的区别是什么？ 陶器和瓷器的主要区别 ⑴ 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。 ⑵ 坚硬程度不同。陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结， 敲击时声音发闷，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。 ⑶ 使用原料不同。陶器的胎料是普通的粘土，瓷器的胎料则 是瓷土，即高岭土。 ⑷ 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。瓷器的胎体无论薄厚，都具有半透明的特点。 ⑸ 釉料不同。陶器多不施釉或施低温釉,即一般的陶器表 面无釉，即使有釉也是低温釉。瓷器则多施釉，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。 ⑹ 吸水率不同。陶器有较强的吸水性。一般来说，瓷的吸 水率小于0.5%，而陶的吸水率大于10%。 ⑺ 含铁量不同。陶的含铁量一般在3%以上，瓷胎含铁量一 般在3%以下。 ⑻ 胎体特征不同。陶器未玻化或玻化程度差，结构不致 密，断面粗糙。瓷器玻化程度高，结构致密。 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Al2O3)、共价键(如Si3N4)及两者的混合键为主。 玻璃相的强度比晶体相低、结构疏松、热稳定性也差，因此作为工业陶瓷必须控制玻璃相的含量。现在，许多高性能陶瓷几乎都是不含玻璃相的结晶态陶瓷。 气孔对陶瓷的性能是不利的，它使应力集中，降低材料的强度，是造成裂纹的根源。因此，工业陶瓷力求气孔小、数量少，并分布均匀。 理论强度很高，但由于晶界的存在，实际强度比理论值低得多。抗弯（抗弯强度高），耐压（抗压强度更高），不耐拉（抗拉强度很低，比抗压强度低一个数量级），具有较高的高温强度。 陶瓷材料的刚度由弹性模量衡量，弹性模量反映了结合键的强度，所以具有强大化学键的陶瓷都有很高的刚度。 近年来还发现一些陶瓷具有超塑性，如ZrO2、Al2O3、Si3N4、SiC、TiO2等陶瓷材料。所谓超塑性是指在适当的条件下会出现异常高的塑性变形率（ △l/l≥100% ）。 陶瓷材料的超塑性主要是由于材料界面所贡献的，是由于界面滑移所引起的。陶瓷材料的界面数量和界面性质对超塑性起决定性作用。如果界面数量太少，没有超塑性，这是因为晶粒过大，大晶粒容易造成应力集中，界面数量过多虽然可能出现超塑性，但由于材料强度的下降使其应用受到限制。 热膨胀：温度升高时物质原子振动振幅提高、原子间距增大所导致的体积长大现象。陶瓷的线膨胀系数比高聚物低，比金属低得多。 导热性：在一定温度梯度作用下热量在固体中的传导速率。陶瓷的导热性比金属小，陶瓷多为较好的绝热材料。 热稳定性：热稳定性就是抗热振性，为陶瓷在不同温度范围波动时的寿命，一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高温度来表征。陶瓷的热稳定性很低，比金属低得多。这是陶瓷的另一个主要缺点。 化学稳定性：陶瓷的结构非常稳定。具有很好的耐火性能或不可燃烧性，对酸、碱、盐等腐蚀性很强的介质均有较强的抗蚀能力。 导电性：陶瓷导电性变化范围很广，大多数陶瓷是良好的绝缘体。但不少陶瓷既是离子导体，又有一定的电子导电性，是重要的半导体材料，如ZnO、NiO、Fe3O4等。 先进陶瓷又称为特种陶瓷、精细陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷，其内涵远远超出了传统普通陶瓷范畴，几乎涉及整个无机非金属领域。 一般认为，先进陶瓷是采用高度精选且具有特定化学组成的原料，按照便于进行结构设计和控制的工艺进行制备、加工，得到的具有优异性能的陶瓷。 ⑴原材料不同：先进陶瓷选用人工合成或提纯的高质量粉体作起始原料；后者则将天然矿物，如黏土、石英、长石等，经过粉碎、除渣等工艺处理后直接使用。 ⑵化学组成不同：先进陶瓷除氧化物外，还有氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等，其化学和相组成简单明晰，纯度高，显微结构均匀细密。传统陶瓷以氧化物为主，其化学和相组成均复杂多变，显微结构粗劣且多气孔。 ⑶制备工艺不同。先进陶瓷必须加入添加剂才能进行干法或湿法成型，烧结温度较高（1200 ℃ -2200℃），且需加工后处理；而普通陶瓷烧结温度较低（900℃-1400℃）。 ⑷品种不同。先进陶瓷除烧结体外，还有单晶、薄膜、纤维、复合物；而传统陶瓷主要是天然硅酸盐矿物原体的烧结体。 ⑷用途不同。先进陶瓷因优异的力、