金属材料与热处理 任务3 陶瓷材料 陶瓷材料.pptx

湖南国防工业职业技术学院金属材料与热处理陶瓷材料田治坤一、概述 陶瓷材料是人类应用最早的材料。传统的陶瓷材料是以硅和铝的氧化物为主的硅酸盐材料，新近发展起来的先进陶瓷或称精细陶瓷，成分扩展到纯的氧化物、碳化物、氮化物和硅化物等，其内涵远远超出了传统陶瓷范畴，几乎涉及整个无机非金属领域。一、概述什么是陶？什么是瓷？陶和瓷的区别是什么？陶器：是指以黏土为胎，经过手制、轮制、模制等方法加工成型后，在800——1000℃高温下焙烧而成的物品，胚体不透明，有微孔，具有吸水性，叩之声音不清。瓷器：瓷器是以瓷石，或掺以高铝质黏土等为原料，表面施釉后，以1200℃左右高温烧成。一、概述 在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、针和武器。 在人类学会用火之后，人们用黏土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬的陶器。据考古学家分析，距今大约1万年前，就有陶器出现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的出现称为新石器时代开始的标志。 在我国，陶器大约出现在80000年前，经过历代的改进，技术水平提高很快。 有了陶器，人类可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可以长时间储存食物，陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供了物质条件，为人类的进化立下了不朽的功勋。 陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。一、概述兵马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品。举世闻名的秦兵马俑是秦代制陶工人的杰作。原料就地取土，未加调配。使用如此一般的黏土烧制这样巨大的陶俑而不变形，经历2000余年不损坏，这说明当时制陶技术的精湛、高超。一、概述 著名的唐三彩创始于唐高宗时期。所谓三彩，是用白色黏土做胎，以Cu、Fe、Co、Mn等矿物做釉的着色剂，经两次烧制后，称为绚丽多彩的陶器精品。颜色以黄、绿和白色为主，故称“唐三彩”。但三彩是表示多色，并不是在一件器物上只限于三种色釉。 唐三彩色调富丽，图案优美，尤以塑造的各种舞佣和三彩马俑更为生动。一、概述 瓷器是我国古代最重要的发明之一，凝聚着我国劳动人民的智慧。最早出现于距今3000多年前的商周，后经过近1000年的发展，到汉代已经日趋成熟，在唐、宋、元、明、清历代，造瓷技术水平登峰造极，江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磐。至今藏于中国故宫博物院的大批古瓷器都是传世真品。 二、陶瓷材料一、陶瓷材料的分类陶瓷分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类传统陶瓷（普通陶瓷）：以粘土为主要原料，经粉碎、成型、烧制而成的产品特种陶瓷（新型陶瓷）：用化工原料采用烧结工艺制成的具有各种力学性能、物理或化学性能的陶瓷二、陶瓷的组成相及其结构（一）晶体相：是陶瓷的主要组成相（1）氧化物结构（2）硅酸盐结构（二）玻璃相：从熔融液态冷却时不进行结晶的非晶态固体，熔点低，热稳定性差（三）气相：陶瓷组织内部残留下来的气孔，造成应力集中玻璃相晶相气相 二、陶瓷材料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、降低烧结温度和抑制晶粒长大。 二、陶瓷材料三、陶瓷材料的性能(1)硬度是各类材料中最高的。 （高聚物20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)刚度 是各类材料中最高的。 （塑料1380MN/m2，钢 207000MN/m2)(3)强度 理论强度很高；由于晶界的存在，实际强度比理论值 低的多。耐压（抗压强度高），抗弯（抗弯强度高），不耐 拉（抗拉强度很低，比抗压强度低一个数量级）较高的高温 强度。(4) 塑性低：在室温几乎没有塑性。(5) 韧性差，脆性大，是陶瓷的最大缺点。 二、陶瓷材料(6) 热膨胀性低－导热性差，多为较好的绝热材料 （λ=10-210-5w/m﹒K）(7) 热稳定性—抗热振性（在不同温度范围波动时的寿命）急冷到 水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低（比金属低的多，日用陶瓷220℃）(8) 化学稳定性：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、 酸、碱、盐）(9) 导电性：大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体（NiO，Fe3O4等）(10)其它：不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。 二、陶瓷材料三、先进陶瓷（新型陶瓷、特种陶瓷）材料的分类 根据性能和应用不同，先进陶瓷材料可以分为结构陶瓷、功能陶瓷和陶瓷涂层材料等。 结构陶瓷：在工程结构上使用的陶瓷称为结构陶瓷，具有高温下强度和硬度高、蠕变小、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优越性能。 功能陶瓷：利用陶瓷具有的物理性能（电、磁、光、压电、热释电等）制造的陶瓷材料称为功能陶瓷，也称为电子陶瓷，它具有的物理性能差异很大。 陶瓷涂层材料：在生产中，几乎所有部件都可以用涂层的办法来满足其