《第五章陶瓷材料》-精选·课件.ppt

第一节 陶瓷材料简介 学习目标： 1.掌握陶瓷的概念； 2.了解陶瓷的分类及各种陶瓷的特点。 陶瓷的概念 一、陶瓷的概念 传统意义上的陶瓷是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎—混炼—成形—煅烧等过程而制成的各种制品,主要是指陶器和瓷器，还包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石灰、石膏等人造无机非金属材料制品。 现在，陶瓷实际上是各种无机非金属材料的通称，同金属材料和高分子材料一起，成为现代工程材料的主要支柱。 陶瓷的分类 二、陶瓷的分类 一般来说，按陶瓷的性质可分为土器、陶器和瓷器等；按用途可分为日用陶瓷、工业建筑陶瓷、艺术陶瓷和精密陶瓷等；按原料（是否为硅酸盐）可分为传统陶瓷和特种陶瓷。 ㈠传统陶瓷 传统陶瓷是人们生活和生产中最常见和使用最多的陶瓷制品，按照其性能特点和使用领域的不同，可分为日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷及其它工业用陶瓷。 特种陶瓷 ㈡特种陶瓷 特种陶瓷是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷，应用于各种现代工业和尖端科学技术，所用的原料和所需的生产工艺技术已与普通陶瓷有较大的不同和发展，有的国家称之为“精密陶瓷（fine ceramics）” 。 特种陶瓷可根据其性能特点及用途的不同细分为结构陶瓷、功能陶瓷和工具陶瓷。 结构陶瓷 ⒈结构陶瓷 结构陶瓷主要是指具有耐磨损、高强度、耐热冲击、硬质、高刚性和低热膨胀性等特点的结构陶瓷材料制品；在能源、航空航天、机械、汽车、冶金、化工、电子和生物等方面具有广阔的应用前景及潜在的巨大经济和社会效益，受到各发达国家的高度重视，成为近几十年来发展极为迅速的领域。结构陶瓷材料主要包括氧化物、非氧化物及氧化物与非金属氧化物的复合陶瓷材料。 结构陶瓷分类 结构陶瓷主要有以下几种： ⑴氧化铝陶瓷 ⑵ZrO2陶瓷 ⑶氮化硅陶瓷 ⑷赛隆（Sialon）陶瓷 ⑸六方氮化硼晶体 ⑹碳化硅陶瓷 工具陶瓷 ⒉工具陶瓷 工具陶瓷作为工具材料，需具有高的硬度，一定的强度和韧度，高的热硬性和耐磨性等。常用的工具陶瓷有硬质合金、氧化物基陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。 功能陶瓷 ⒊功能陶瓷 功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能，如电、磁、光、热、化学、生物等；有的还有耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。 功能陶瓷 ⑴电容器陶瓷是介电陶瓷的一种，其以体积小、容量大、结构简单、高频特性优良、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器仪表等领域。 ⑵压电陶瓷是电介质陶瓷的一个重要组成部分，它包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。 ⑶敏感陶瓷绝大部分是由各种氧化物组成的，由于这些氧化物多数具有比较宽的禁带(通常Eg不小于3eV)，在常温下它们都是绝缘体。通过微量杂质的掺入，控制烧结气氛(化学计量比偏离)及陶瓷的微观结构，可以使之受到热激发产生导电载流子，从而使传统的绝缘陶瓷成为半导体。 ⑷磁性陶瓷分为含铁的铁氧体陶瓷和不合铁的磁性陶瓷，磁性陶瓷主要指铁氧体。铁氧体又名磁性瓷或铁淦氧磁物。它是将铁的氧化物与其他某些金属氧化物用粉末冶金法制成的具有亚铁磁性的非金属磁性材料。 ⑸超导陶瓷即氧化物超导体，其分子式为YBa2Cu3O7-x，Y可以被其它稀土元素，特别是重稀土元素取代，用Gd，Ho，Er，Tm，Tb和Lu取代Y后形成相应的超导单相或多相材料。 第二节 陶瓷材料的结构与性能 学习目标： 1.了解陶瓷材料的结构特点； 2.掌握材料结构与性能间的关系。 陶瓷材料的结构 一、陶瓷材料的结构 陶瓷材料的组织结构特征主要是由晶相、玻璃相和气孔三者之间在陶瓷材料中空间的相互关系决定的。 ㈠晶相 晶相是陶瓷材料的主要组成，是决定陶瓷基本性能的主导物相。它的种类、发育和存在状态、晶体取向、形态等，决定了陶瓷的主要特点和用途。 陶瓷材料的结构 ⒈Pauling规律 陶瓷材料是一种或多种金属元素和非金属元素（通常是氧）的化合物。一般来说，较大的氧原子作为陶瓷的基质，而较小的金属（或半金属元素，如硅）则处于氧原子间的空隙位置。 离子键晶体涉及到配位多面体。配位多面体是指与阳离子构成配位关系的各个阴离子的中心联线所构成的多面体，阳离子处于配