第十二讲陶瓷及加工工艺.pptx

设计材料及加工工艺王智敏第十二讲 陶瓷及加工工艺目录12.1 陶瓷概述12.2 陶瓷材料的基本性能12.3 陶瓷的加工工12.4 设计常用的陶瓷材料12.5 陶瓷在设计中的应用12.1 陶瓷概述 “陶瓷”为无机非金属材料，是人类利用黏土矿物或岩石等多种天然资源，经过火烧制成功的技术成果。它与人类历史文明有着十分密切的关系，尤其是我们瓷器的发明及其工艺和技术的辉煌成就，对于人类文化都曾做出过很大的贡献。 12.1.1 陶瓷的发展历史 人类的材料文明同火有着密切的联系，据说人类在用火是发现被烧的黏土特别硬而发明了陶器；而在烧制陶器过程中，发现还原出的铜，而发明了冶炼铜，进而有了冶炼铁。袋足内模 制陶工具新石器时代陕西龙山文化 中国是世界上历史悠久的文明古国之一，陶瓷生产有着悠久的历史和光辉的成就。制陶技艺的产生可追溯到4500年至2500年以前的时代。 双格陶调色盒 绘画用具 高6.5厘米新石器时代马家窑文化 宋代的高温色釉及碎纹釉、铁系花釉，如兔豪、油滴、玳瑁斑等。 明清时期的青花、粉彩、祭红、郎窑红等产品都是我国陶瓷史上光彩夺目的明珠。 唐代的越窑青瓷和邢窑白瓷、唐三彩。4.1.2 陶瓷的分类（1）按材料分类：日用陶瓷建筑陶瓷绝缘陶瓷化工陶瓷多孔陶瓷分为普通陶瓷（传统陶瓷）陶瓷金属陶瓷导电陶瓷压电陶瓷超导陶瓷耐酸陶瓷半导体陶瓷 特种陶瓷（现代陶瓷）（2）按制品特性分类： 陶瓷是陶器与瓷器两大类产品的总称。传统的陶瓷材料是用粘土及其它天然矿物原料经粉碎加工、成型、煅烧等生成。陶器通常有一定吸水率，断面粗糙无光，不透明，敲之声粗哑，有的无釉，有的施釉。 瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，有釉层， 比陶器烧结度高。 根据陶瓷的颜色和吸水率大小不同，普通陶瓷又可分为陶器、炻器、瓷器。介于陶器与瓷器之间的一类产品，国外通称炻器，也有称为半瓷。具体内容详见下表。 陶瓷制品的分类表 1 名称 特点 主 要 制 品颜色吸水率（%） 粗陶器带色＞10日用缸器、砖、瓦精陶器石灰质长石质白色白色18~229~12 日用器皿、彩陶日用器皿、卫生陶瓷、装饰釉砖面炻器粗炻器细炻器带色白或带色4~8＜1 缸器、建筑外墙砖、锦砖、地砖日用器皿、化工及电器工业用品、瓷质砖瓷器长石瓷绢云母瓷滑石瓷骨灰瓷白色白色白色白色＜0.5＜0.5＜0.5＜0.5 日用餐茶具、陈设瓷、高低压电瓷日用餐茶具、美术用品日用餐茶具、美术用品日用餐茶具、美术用品 陶瓷制品的分类表 2 名 称 特 点 主 要 制 品特种瓷高铝质瓷镁质瓷锆质瓷钛质瓷磁性瓷电子陶瓷金属陶瓷其他 耐高频、高强度、耐高温耐高频、高强度、低介电损失高强度、高介电损失高电容率、铁电性、压电性高电阻率、高磁致伸缩系数有导电性、电光性高强度、高熔点、高韧性、抗氧化 硅线石瓷、刚玉瓷等滑石瓷锆英石瓷钛酸钡、钛酸锶、金红石瓷铁淦氧瓷、镍锌磁性瓷电子元器件等铁、镍、钴金属陶瓷，如火箭喷嘴氧化物、碳化物、硅化物瓷等常用功能陶瓷的组成、特性及应用 种类 性能特征 主要组成 用途 介电陶瓷 绝缘性 Al2O3、Mg2SiO4 集成电路基板 热电性 PbTiO3、BaTiO3 热敏电阻 压电性 PbTiO3、LiNbO3 振荡器 强介电性 BaTiO3 电容器 光学陶瓷 荧光、发光性 Al2O3CrNd玻璃 激光 红外透过性 CaAs、CdTe 红外线窗口 高透明度 SiO2 光导纤维 电发色效应 WO3 显示器 磁性陶瓷 软磁性 ZnFe2O、γ-Fe2O3 磁带、各种高频磁心 硬磁性 SrO．6 Fe2O3 电声器件、仪表及控制器件的磁芯 半导体陶瓷 光电效应 CdS、Ca2Sx 太阳电池 阻抗温度变化效应 VO2、NiO 温度传感器 热电子放射效应 LaB6、BaO 热阴极 12.2 陶瓷的基本性能 主要性能指标有：强度、硬度、热性能、电导率、绝缘强度、白度、透光度、光泽度、化学性能、气孔率、吸水率等显著特征 具高熔点、高硬度、高化学稳定性；耐高温、耐氧化、耐腐蚀。密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。易碎性 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（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。 （E/1000--E/100）。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： 在室温几乎没有塑性。(5) 韧性：差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。(6) 热膨胀性：低。导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～