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特种材料的力学行为 第5节 陶瓷材料 主要内容 一、陶瓷分类及特点： 二、结构陶瓷的性能： 三、典型陶瓷及应用： 四、陶瓷的主要制备及成形方法： 陶瓷的定义 陶瓷材料指所有无机 非金属材料。是用天然或 人工合成的粉状化合物， 经成形和高温烧结而制成 的多晶固体材料。 陶瓷的发展 第 陶器：8K年前，利用黏土的可塑性，在火堆中烧制 一 阶 瓷器：2K年前，鼓风提高温度+含铝高的瓷土+发明釉=瓷器 段 第 传统陶瓷： 日用陶瓷，建筑陶瓷，卫生陶瓷，冶金中耐火材 二 料，化工中耐蚀陶瓷：以硅酸盐或其他天然矿物为主 阶 段 先进陶瓷：结构陶瓷、功能陶瓷、陶瓷基复合材料 第 从微米向纳米陶瓷发展 三 从结构向结构功能一体化和多功能特种陶瓷方向发展 阶 从单向陶瓷向复向陶瓷和陶瓷基复合材料发展 段 陶瓷的分类 传统陶瓷：也称普通陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原 料，如粘土、石英、长石等，经混料成形、烧结而成。 先进陶瓷：也称工程陶瓷。高纯、超细的人工合成材料， 精确控制化学组成。如氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、 氮化硼、氧化锆增韧陶瓷（ZTC）等。 先进陶瓷的性能： 耐高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好； 硬度高，弹性模量高，塑性韧性比金属差得多；对缺 陷很敏感；强度可靠性差。 陶瓷的分类 先进陶瓷分类: 氧化物陶瓷 氮化物陶瓷 按化学成分 碳化物陶瓷 硼化物陶瓷 硅化物陶瓷 特点: 耐高温、超硬度、高 结构陶瓷 强度、耐磨损、抗腐蚀 用途：能源、机械、冶金、 按使用性能 宇航…… 功能陶瓷 特点： 电、磁、光、热等性能 用途：通信、电子、自控、 集成电路 …… 陶瓷的分类 结构陶瓷：利用陶瓷材料的力学性能、耐高温、耐磨损、耐 腐蚀和化学性质稳定等特性，用于制备各种结构部件。 按使用领域：机械陶瓷，热陶瓷，生物陶瓷，核陶瓷及其他 按化学成分：氧化物，氮化物，碳化物，硼化物，其他 结构陶瓷的致命弱点：脆性、可靠性低、重复性差。 陶瓷的分类 高性能结构陶瓷的发展趋势： 1、纳米陶瓷 2、复合陶瓷 3、材料设计 先进结构陶瓷及复合材料：Advanced Structural Ceramics Composites 先进功能陶瓷及复合材料：Advanced Functional Ceramics Composites 无机涂层与薄膜材料：Inorganic Coatings Films 生物材料：Biomaterials 纳米材料：Nanomaterials 材料测试与表征：Materials Testing Characterization 陶瓷的分类 粉末制备 预处理 成形 烧结 加工 成品 热成形 1、采用高纯超细粉末：高纯人工合成原料，不含硅酸盐 2、制备工艺不断创新：等静