第一章 陶瓷总论.ppt

本课程的主要内容 一、陶瓷总论 主要介绍陶瓷材料的概念、分类、结构、显微组织、相变、性能、及陶瓷的制造工艺。 二、陶瓷材料（按功能分） 普通陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷、智能陶瓷、纳米陶瓷、陶瓷基复合材料的制备工艺、结构、性能 第一章 陶瓷总论 本章主要内容 陶瓷的种类 陶瓷的晶体结构和玻璃体结构 陶瓷的显微组织及相变 陶瓷的力学性能及制造工艺 什么是陶瓷材料呢？（陶瓷材料的定义） 陶瓷(Ceramics)的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。 美国和欧洲一些国家的文献已将“Ceramic”一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。 以粉体为原料，通过成型、烧结等所制得的无机非金属材料制品统称为陶瓷 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。 1.1 陶瓷的分类，按其性能或用途可分为： 普通陶瓷(日用、建筑）：又称传统陶瓷，是以天然的硅酸盐矿物（如粘土、长石、石英)为原料制成的，也叫硅酸盐陶瓷。 特种陶瓷：又称现代陶瓷或新型陶瓷，它是为提高陶瓷的性能，以纯度较高的人工合成化合物为基本原料，并沿用传统陶瓷的制造工艺而制得。 1. 普通陶瓷 普通陶瓷以粘土、长石、石英原料制成的，因此也叫三组分陶瓷，根据普通陶瓷烧成温度的不同，又可分为土器、陶器、炻器、瓷器等。 土器：又称瓦器。一种低级粗陶器。渗水，无釉。成型后在较低温度下烧成。常见的有砖、瓦、花盆等。 陶器：用粘土成型、干燥后放在窑内于 1100—11200°C左右烧成的物品,为多孔、不透明的非玻璃质,通常上釉,也有不上釉的 精陶：是以可塑性好、杂质少的陶土、高岭土、长石、石英为原料，经素烧(最终温度为1180—1250℃)、釉烧(温度为1050—1150 ℃)两次烧成。其坯体呈白色或象牙色，表面施透明釉的陶器，多孔。 炻器： 大约1150~1300℃高温下烧成达到玻璃化(即类似玻璃，液体不能渗透)的陶瓷。因为炻器是致密的，所以上釉只是为了装饰 ，如化学器皿、地砖、外墙砖等。 2 特殊陶瓷 按照显微结构和基本性能，特殊陶瓷可分为： 结构陶瓷 功能陶瓷 智能陶瓷 纳米陶瓷 陶瓷基复合材料 结构陶瓷 用于高温、高压、抗辐射、抗冲击、耐腐蚀、耐磨损等环境下的陶瓷材料。可分为氧化物、氮化物、碳化物、硼化物陶瓷等。 主要用途：研磨、切削材料，高温轴承，汽轮机叶片 功能陶瓷 是一类利用陶瓷特有的物理性质或对力、光、电、磁、热、气体等敏感的陶瓷材料，这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷 。 可分为电、磁、光、生物功能陶瓷。 智能陶瓷 智能陶瓷是指能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷，主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷、电流变陶瓷等。 ：（1）高级轿车减震装置 。（2 ）智能雨刷： 纳米陶瓷 纳米陶瓷是颗粒或晶粒尺寸处于纳米范围(1~100nm）的陶瓷，由于晶粒或颗粒尺寸小到纳米数量级时具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应等，因此使其具有常规材料所不具备独特性能的陶瓷称之为纳米陶瓷。 纳米陶瓷主要包括：纳米陶瓷粉体、纳米陶瓷纤维、纳米陶瓷薄膜、纳米陶瓷块体 陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料是由陶瓷基体和增强体（颗粒、晶须、纤维）所组成的复合材料，其性能比单一材料更优越。 主要有颗粒增强、晶须增强、纤维增强陶瓷基复合材料 1.2 陶瓷的结构 陶瓷的结构由晶体、玻璃体、气孔三部分组成。 1.2.1 陶瓷的晶体结构 陶瓷晶体的化学