无机非金属专业导论-先进陶瓷材料
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31
先进陶瓷
与传统陶瓷比较，先进陶瓷的化学组成、显微结构都 有极大的不同，其性能可满足工业和国防中各种特殊的需 要。 几个有用的名词： 特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics 高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
8
先进陶瓷
这一定义不仅包括陶器、瓷器、耐火材料、建筑 粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等材料，而 且还包括非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、 特种陶瓷、以及各种各样的其他制品。 This definition essentially says that a ceramic is anything that is not an organic material or a metal.
4500~3500 B.C. Fired brick shown to be more durable than dried mud bricks
Development of early faience （ 彩 陶 ） to 4500~3500 B.C. produced white ceramics with bright blue glassy coatings: precursor to development of glass and glazes（釉）.
26
航天飞机
27ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
航天飞机的机头
28
航天飞机的防热瓦
29
航天飞机热分布示意图
30
“哥伦比亚”号航天飞机爆炸，原因是这架航天飞机左 翼在起飞时遭到从燃料箱上脱落的泡沫绝缘材料撞击 ，结果造成机体表面隔热保护层出现了大面积松动和 破损，形成了可让“热气进入的洞”，在返航途中因 超高温空气入侵而彻底解体。
陶瓷发展的重要阶段 广义的陶瓷包括了陶器、彩色釉器、瓷器、玻 璃、水泥、晶体等的发展 David W. Richerson 在其著作中《Modern Ceramic Engineering》(Taylor & Francis Group, New York, 2006 )给出了广义的陶瓷的 简要发展的里程碑
35
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
7000-5000 B.C. Widespread use of earthenware for food storage and cooling
Widespread use of plaster-like cementitious 7000~5000 B.C. ceramics for in floor construction and as decorated interior wall coatings.
32
先进陶瓷
几个有用的名词：
特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics
高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
33
先进陶瓷
38
Key Milestones in the Evolution of Ceramics
Time Description of Milestone
1025~750 B.C. Early developments in China of stoneware, which was lighter in color, stronger, and less porous than earthenware High-strength concrete （ 混 凝 土 ） 500~100 B.C. developed by Greeks and Romans and used widely in construction especially by the Romans.
4500 B.C.
Ceramics used to line crude kilns（窑炉） to smelt copper from its ores and make possible the Chalcolithic（红铜）, Bronze and Iron Ages.
36
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
Evolution of first writing consisting of 3500~2800 B.C. pictographs（象形文字） and “cuneiform（楔 形文字）” symbols inscribed in clay tablets.
37
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 3300 B.C. Description of Milestone
9
先进陶瓷
随着时代的进步，原料或产品中虽然不含硅酸盐 组分，然而用陶瓷工艺方法（Ceramic Process） 生产的制品也称Ceramics。 目前这类材料还在不断发展，新型材料不断出现。 它和金属材料、有机高分子材料并列为当代三大 固体材料。 It suggests three categories of materials: ceramics, organics and metals
Potter’s wheel invented, making earthenware pottery available and affordable for just about everyone From early isolated examples of glass to well2500~1600 B.C. established craft. Variety of glaze developed in- cluded lead 1750~1150 B.C. glazes and colored glazes.
保 健 陶 瓷
19
建筑卫生陶瓷
20
耐 高 温 陶 瓷 刀 具
21
耐酸陶瓷风机
适用于输送或抽吸各种腐蚀性气体
高温结构陶瓷零部件
22
陶 瓷 装 甲 车
23
航 天 飞 机 腾 空 而 起
24
“发现号”航天飞机腹部的绝热瓦
“发现号”航天飞机
25
航天飞机的防热盔甲
以 纯 度 99.7% 、 直 径 为 1~1.5m 的石英纤维加水混合成浆状，倒入 模具中脱水加压成型，然后浸胶体 石英，干燥后在1290℃的电炉中烧 成。再按要求切成外形不同、大小 不等的“砖块”，最后粘贴到航天 飞机的铝合金蒙皮上，把外表严严 实实地封盖起来，就象给航天飞机 穿上了一身防热盔甲。
3
Ceramics——the making of pots, tiles, etc., by shaping pieces of clay and baking them until they are hard;
articles produced in this way.
4
先进陶瓷
Ceramics来自希腊字Keramic ，意为“an art of potter”;
15
电容器陶瓷 压电陶瓷 微波陶瓷 功能陶瓷铁电陶瓷 磁性陶瓷 先进陶瓷 敏感陶瓷 高温陶瓷 结构陶瓷 防辐射陶瓷
16
氧化铝陶瓷
氮化铝陶瓷
17
生
物
陶
瓷
18
多孔陶瓷
12
如压电陶瓷、电容器陶瓷、微波陶瓷、 磁性陶瓷、高温陶瓷等 可广泛应用于电子、原子能、宇航、半 导体等工业。
13
先进陶瓷
陶瓷的分类
传统陶瓷 陶瓷制品 现代陶瓷
14
日用陶瓷 建筑陶瓷 卫生陶瓷 传统陶瓷电器绝缘陶瓷 化工陶瓷 工艺陶瓷
10
先进陶瓷
我国的陶瓷一词和英文中的Ceramics一样 具有狭义（陶瓷、瓷器）和广义两重含 意： 广义的陶瓷工业是陶瓷、玻璃、耐火材 料、搪瓷、磨料、水泥等无机非金属材料工 业的泛称。
11
先进陶瓷
随着工业的发展，陶瓷制品广泛地应用于 社会各行各业，采用了更多、更复杂的工 业原料。
先进陶瓷的广义的定义为：“用粘土以外的 其他原料，依陶瓷制造的工艺方法制成的 制品”
而Keramic来自希腊字Keramos，意为“Burnt stuff” 用火烧成的制品，多指粘土烧成的陶器。 后经长期演变，含义进一步延伸，凡属粘土烧 成的制品都属于Ceramics，如陶瓷、砖瓦、耐 火材料等。
5
先进陶瓷
“传统陶瓷” 主要以天然的硅酸盐为原料，因此又被称 为“硅酸盐材料”。 陶瓷的定义：无机非金属粉末经成型后在低于熔点的高 温下烧结而制成的固体材料。（狭义的，由工艺而来） 由于陶瓷的化学组成是以离子键和共价键为主要键的无 机非金属化合物，故又称陶瓷为“无机非金属材料”、 “无机绝缘材料”、“无机介电材料”。
6
先进陶瓷
随着新型材料的发展，陶瓷概念扩展到整个无机非 金属固体材料或无机化合固体材料，除了一般的多 晶烧结体外，还包括单晶、玻璃、薄膜、纤维、粉 体等，其制备方法也不再局限于常规烧结法，因此 是“广义陶瓷”。
7
先进陶瓷
国际上对陶瓷的广义的定义与上述定义类似。 W.D.Kingery— 现 代 陶 瓷 工 程 之 父 ， 在 “Introduction to Ceramics”中把陶瓷定义为: “the art and science of making and using solid articles which have as their essentially component, and are composed in large part of, inorganic nonmetallic materials” “制造和应用固体制品的技艺和科学，这种固体制 品主要是由无机非金属材料作为基本组分组成 的”。
34
Key Milestones in the Evolution of Ceramics
Time
24000 B.C. 10000 B.C.
Description of Milestone Clay mixed with water, molded into a shape, dried, and fired to produce the first man-made ceramic” earthenware”
Early use of earthenware for useful article such as containers.
7000-6000 B.C. Lime mortar(石灰砂浆) used for filling spaces between stones in construction and also for making thick-walled containers.
无机非金属材料工程
专业导论
先进陶瓷材料
1
1
先进陶瓷
概述
陶瓷制品是人类在征服自然过程中所获得的第一 种经化学变化而制成的产品。 特点：熔点高、硬度大、化学稳定性好、耐高温、 耐磨损、耐氧化、耐腐蚀、重量轻、弹性模量大、 强度高等优良性能，可在高温、腐蚀、辐照等环 境工作。
2
先进陶瓷
陶瓷的定义 什么是陶瓷(Ceramics)？ 传统陶瓷是“由粘土或主要含粘土（有长石、石 英等）的混合物，经成形、干燥、烧结而成的制 品”。 美国陶瓷学会给陶瓷下的定义：“在高温下形成 及使用的无机非金属材料”
100~50 B.C. Glass blowing invented, making glass items available to others than royalty and aristocrats.
39
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 600-800 A.D. Description of Milestone Evolution of high-quality porcelain（瓷） in China Islamic refinements of the use of white tinbased glazes and lustrous overglazes. “Transfer printing” invented to greatly increased the rate of production of tiles（瓷 砖）.
先进陶瓷
与传统陶瓷比较，先进陶瓷的化学组成、显微结构都 有极大的不同，其性能可满足工业和国防中各种特殊的需 要。 几个有用的名词： 特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics 高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
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先进陶瓷
这一定义不仅包括陶器、瓷器、耐火材料、建筑 粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等材料，而 且还包括非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、 特种陶瓷、以及各种各样的其他制品。 This definition essentially says that a ceramic is anything that is not an organic material or a metal.
4500~3500 B.C. Fired brick shown to be more durable than dried mud bricks
Development of early faience （ 彩 陶 ） to 4500~3500 B.C. produced white ceramics with bright blue glassy coatings: precursor to development of glass and glazes（釉）.
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航天飞机
27ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
航天飞机的机头
28
航天飞机的防热瓦
29
航天飞机热分布示意图
30
“哥伦比亚”号航天飞机爆炸，原因是这架航天飞机左 翼在起飞时遭到从燃料箱上脱落的泡沫绝缘材料撞击 ，结果造成机体表面隔热保护层出现了大面积松动和 破损，形成了可让“热气进入的洞”，在返航途中因 超高温空气入侵而彻底解体。
陶瓷发展的重要阶段 广义的陶瓷包括了陶器、彩色釉器、瓷器、玻 璃、水泥、晶体等的发展 David W. Richerson 在其著作中《Modern Ceramic Engineering》(Taylor & Francis Group, New York, 2006 )给出了广义的陶瓷的 简要发展的里程碑
35
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
7000-5000 B.C. Widespread use of earthenware for food storage and cooling
Widespread use of plaster-like cementitious 7000~5000 B.C. ceramics for in floor construction and as decorated interior wall coatings.
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先进陶瓷
几个有用的名词：
特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics
高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
33
先进陶瓷
38
Key Milestones in the Evolution of Ceramics
Time Description of Milestone
1025~750 B.C. Early developments in China of stoneware, which was lighter in color, stronger, and less porous than earthenware High-strength concrete （ 混 凝 土 ） 500~100 B.C. developed by Greeks and Romans and used widely in construction especially by the Romans.
4500 B.C.
Ceramics used to line crude kilns（窑炉） to smelt copper from its ores and make possible the Chalcolithic（红铜）, Bronze and Iron Ages.
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
Evolution of first writing consisting of 3500~2800 B.C. pictographs（象形文字） and “cuneiform（楔 形文字）” symbols inscribed in clay tablets.
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 3300 B.C. Description of Milestone
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先进陶瓷
随着时代的进步，原料或产品中虽然不含硅酸盐 组分，然而用陶瓷工艺方法（Ceramic Process） 生产的制品也称Ceramics。 目前这类材料还在不断发展，新型材料不断出现。 它和金属材料、有机高分子材料并列为当代三大 固体材料。 It suggests three categories of materials: ceramics, organics and metals
Potter’s wheel invented, making earthenware pottery available and affordable for just about everyone From early isolated examples of glass to well2500~1600 B.C. established craft. Variety of glaze developed in- cluded lead 1750~1150 B.C. glazes and colored glazes.
保 健 陶 瓷
19
建筑卫生陶瓷
20
耐 高 温 陶 瓷 刀 具
21
耐酸陶瓷风机
适用于输送或抽吸各种腐蚀性气体
高温结构陶瓷零部件
22
陶 瓷 装 甲 车
23
航 天 飞 机 腾 空 而 起
24
“发现号”航天飞机腹部的绝热瓦
“发现号”航天飞机
25
航天飞机的防热盔甲
以 纯 度 99.7% 、 直 径 为 1~1.5m 的石英纤维加水混合成浆状，倒入 模具中脱水加压成型，然后浸胶体 石英，干燥后在1290℃的电炉中烧 成。再按要求切成外形不同、大小 不等的“砖块”，最后粘贴到航天 飞机的铝合金蒙皮上，把外表严严 实实地封盖起来，就象给航天飞机 穿上了一身防热盔甲。
3
Ceramics——the making of pots, tiles, etc., by shaping pieces of clay and baking them until they are hard;
articles produced in this way.
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先进陶瓷
Ceramics来自希腊字Keramic ，意为“an art of potter”;
15
电容器陶瓷 压电陶瓷 微波陶瓷 功能陶瓷铁电陶瓷 磁性陶瓷 先进陶瓷 敏感陶瓷 高温陶瓷 结构陶瓷 防辐射陶瓷
16
氧化铝陶瓷
氮化铝陶瓷
17
生
物
陶
瓷
18
多孔陶瓷
12
如压电陶瓷、电容器陶瓷、微波陶瓷、 磁性陶瓷、高温陶瓷等 可广泛应用于电子、原子能、宇航、半 导体等工业。
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先进陶瓷
陶瓷的分类
传统陶瓷 陶瓷制品 现代陶瓷
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日用陶瓷 建筑陶瓷 卫生陶瓷 传统陶瓷电器绝缘陶瓷 化工陶瓷 工艺陶瓷
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先进陶瓷
我国的陶瓷一词和英文中的Ceramics一样 具有狭义（陶瓷、瓷器）和广义两重含 意： 广义的陶瓷工业是陶瓷、玻璃、耐火材 料、搪瓷、磨料、水泥等无机非金属材料工 业的泛称。
11
先进陶瓷
随着工业的发展，陶瓷制品广泛地应用于 社会各行各业，采用了更多、更复杂的工 业原料。
先进陶瓷的广义的定义为：“用粘土以外的 其他原料，依陶瓷制造的工艺方法制成的 制品”
而Keramic来自希腊字Keramos，意为“Burnt stuff” 用火烧成的制品，多指粘土烧成的陶器。 后经长期演变，含义进一步延伸，凡属粘土烧 成的制品都属于Ceramics，如陶瓷、砖瓦、耐 火材料等。
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先进陶瓷
“传统陶瓷” 主要以天然的硅酸盐为原料，因此又被称 为“硅酸盐材料”。 陶瓷的定义：无机非金属粉末经成型后在低于熔点的高 温下烧结而制成的固体材料。（狭义的，由工艺而来） 由于陶瓷的化学组成是以离子键和共价键为主要键的无 机非金属化合物，故又称陶瓷为“无机非金属材料”、 “无机绝缘材料”、“无机介电材料”。
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先进陶瓷
随着新型材料的发展，陶瓷概念扩展到整个无机非 金属固体材料或无机化合固体材料，除了一般的多 晶烧结体外，还包括单晶、玻璃、薄膜、纤维、粉 体等，其制备方法也不再局限于常规烧结法，因此 是“广义陶瓷”。
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先进陶瓷
国际上对陶瓷的广义的定义与上述定义类似。 W.D.Kingery— 现 代 陶 瓷 工 程 之 父 ， 在 “Introduction to Ceramics”中把陶瓷定义为: “the art and science of making and using solid articles which have as their essentially component, and are composed in large part of, inorganic nonmetallic materials” “制造和应用固体制品的技艺和科学，这种固体制 品主要是由无机非金属材料作为基本组分组成 的”。
34
Key Milestones in the Evolution of Ceramics
Time
24000 B.C. 10000 B.C.
Description of Milestone Clay mixed with water, molded into a shape, dried, and fired to produce the first man-made ceramic” earthenware”
Early use of earthenware for useful article such as containers.
7000-6000 B.C. Lime mortar(石灰砂浆) used for filling spaces between stones in construction and also for making thick-walled containers.
无机非金属材料工程
专业导论
先进陶瓷材料
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先进陶瓷
概述
陶瓷制品是人类在征服自然过程中所获得的第一 种经化学变化而制成的产品。 特点：熔点高、硬度大、化学稳定性好、耐高温、 耐磨损、耐氧化、耐腐蚀、重量轻、弹性模量大、 强度高等优良性能，可在高温、腐蚀、辐照等环 境工作。
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先进陶瓷
陶瓷的定义 什么是陶瓷(Ceramics)？ 传统陶瓷是“由粘土或主要含粘土（有长石、石 英等）的混合物，经成形、干燥、烧结而成的制 品”。 美国陶瓷学会给陶瓷下的定义：“在高温下形成 及使用的无机非金属材料”
100~50 B.C. Glass blowing invented, making glass items available to others than royalty and aristocrats.
39
Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 600-800 A.D. Description of Milestone Evolution of high-quality porcelain（瓷） in China Islamic refinements of the use of white tinbased glazes and lustrous overglazes. “Transfer printing” invented to greatly increased the rate of production of tiles（瓷 砖）.