先进陶瓷复习题2014

Chapter I Introduction1 What are ceramics?用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。

2 Typical Characteristics of Ceramic MaterialsHard硬, brittle易碎、脆, wear-resistant耐磨, electrically and thermally insulating绝缘、隔热, refractory耐火, chemically stable化学稳定性, durable耐久性.3传统陶瓷、先进陶瓷有何区别？先进陶瓷如何分类？区别：先进陶瓷分为功能陶瓷和结构陶瓷，功能陶瓷又分为电子信息材料、能源材料、环境材料4 The objective in materials process engineeringto find relations between (desired) materials properties and relevant microstructural parameters on one side一方面寻找所需材料性能和相关显微结构参数之间的关系to understand which process parameter changes a certain microstructural parameter on the other hand.另一方面理解哪个工艺参数能够改变相应的微观结构参数5 Basic processes of ceramic fabrication.Powder preparation, Powder treatments like milling and mixing, Forming into a green shape, Coating techniques, Sintering粉体制备，粉体处理如研磨和混合，成型，涂层技术，烧结Chapter II Microstructure and property1、陶瓷烧结体微观结构的控制因素有哪些？粉料的化学性质及总组成，粉料的表面化学，颗粒形貌（表面积、颗粒尺寸及形状），成型工艺及所用压力大小，固结成瓷所用的热循环2、陶瓷烧结体的显微结构可由哪些特征所描述？每一相的化学成分，每一相的尺寸及形状，每一相的择优取向（结构），煅烧前的成型体（生坯）中作为未填充的间隙而存在的气孔率的减小程度3、显微气孔对陶瓷材料有何不利影响？在陶瓷材料中有何作用？产生显微气孔的方法有哪些？不利影响：作用：耐火材料中显微气孔的存在提高抗热震断裂性能方法：（1）配料由大颗粒和耐火粘结相组成，大颗粒的存在抑制显微气孔的排除（2）添加空心球（3）添加细纤维降低烧结体密度4、增加陶瓷材料室温强度的本质方法是什么？减少显微结构缺陷5、陶瓷材料缺陷来源有哪些？如何降低缺陷尺寸？来源：大尺度的孔洞、分层，微米尺度的内部显微缺陷降低：(1)选择适当的原材料；(2)采用清洁工艺制备条件，减少杂质污染；(3)粘合剂不应形成硬团聚体，而在坯体成形时不易压碎；(4)控制化学成分，避免大颗粒的生长，以使残余气孔最小；(5)避免冷加工工艺的原因而产生表面裂纹；(6)减小晶粒尺寸、控制相变6、玻璃相对陶瓷材料有哪些不利影响？有何作用，举例说明？7、如何获得高热导率陶瓷材料？（1）选择高热导率晶相AlN、BeO、SiC、BN等（２）去掉大部分气孔（３）减少烧结添加剂、控制晶粒尺寸8、获得低热导率陶瓷材料的措施有哪些？按照本征热导率选择材料尽可能引入大的气孔率,减少固体接触路径考虑强度等综合性能，可能达到的最大气孔率水平约80%纤维类耐火材料同等气孔率下具有更高强度，可以达到更低密度气凝胶隔热材料是隔热性能最好的固体材料9、陶瓷表面产生压应力层的目的是什么？举例说明，如何在陶瓷表面产生压应力层？目的：表面处形成低膨胀相，使表面承受压应力，达到强化的目的举例：10、超低膨胀陶瓷有哪些体系？有哪些结构特征？11、显微结构对陶瓷材料的电功能特性有哪些影响？1 气孔率的调整：去除气孔，以降低损耗、提高耐压。

保持一定气孔率，调解介电常数、气敏陶瓷敏感性2 含量调整：减少玻璃相降低损耗增加玻璃相，吸收杂质（晶界偏析）、包裹晶粒3 晶粒尺寸调整：细晶，强度考虑、增大晶界成分大晶粒，降低损耗4晶界结构的调整：晶界层电容器压敏电阻PTC热敏电阻Chapter III Ceramic powder1、什么是陶瓷粉体？粉体的涵义？粉体制备方法有哪些？Powder：就是大量固体粒子的集合系涵义：表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同于固体。

制备方法：粉碎法，合成法2、从哪些方面表征粉体的宏观特性和微观特性？宏观：松装密度（bulk density）振实密度（tap density）压实密度（press density）流动性（flowablity）微观：粒度（particle size）粒度分布（distribution）团聚（agglomeration）形态形貌（morphology）3、Properties dependent on the physical nature of the powderparticle size and particle size distribution 粒径尺寸和分布particle form (form factor) 粉体形状（成型因素）surface area 表面积porosity 气孔率pore size and pore size distribution 气孔尺寸和分布packing density and packing structure 堆积密度和结构dynamic properties (e.g. flow) 动力学性能（如：流体）4、Properties dependent on the chemical nature of the powderchemical composition 化学组成purity/impurity 纯度/杂质phase composition 相组成surface energy 表面能surface reactivity 表面活性surface composition 表面组成5、ideal morphology of powdersNarrow particle size distribution 窄范围的粒径分布single-phase 单一相low degree of agglomeration or aggregation 低团聚/聚合度low content of unwanted impurities 低有害杂质含量no destructive phase-transformations during further processing 在后期加工中无破坏性相变过程6、解释粉体的一次粒子，二次粒子，团聚粒子一次粒子（Ultimate particle or primary particle or crystallite）：An ultimate particle of a substance is the smallest state of subdivision which retains all the physical and chemical properties of that substance. These properties are also homogeneous on that scale. 指物质在保留所有的物理化学性质情况下能够被细分的最小状态。

二次粒子（Aggregate）：An aggregate is an assembly of solid particles held together by strong inter- or intramolecular or atomic (adhesive) forces. These forces have a chemical character. 二次粒子是指固体粒子通过分子内或分子间以及原子（附着）力结合在一起的聚合物。

这些里具有化学特性。

➢团聚体（软团聚）（Agglomerate）：In agglomerates solid ultimate particles (crystalline/amorphous) or aggregates are held together by relatively weak adhesive forces. In many cases these forces are due to an electrostatic surface charge.固体一次粒子（晶体/非晶体）或二次粒子以微弱的结合力（通常情况下是静电相互作用）结合在一起而形成的粒子。

7、理解粉体的粒度，粒度分布（等效直径，球形度，粒度分布曲线，粒度分布特征）粒度：颗粒的大小。

通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的颗粒度用边长表示，对不规则的颗粒，则可将与颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。

粒度分布：分为频率分布和累积分布，常见的表达形式有粒度分布曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。

等效直径：对于不规则颗粒，可以找到一个与该颗粒具有相同行为的一个球形颗粒，而此球形颗粒的直径就是不规则颗粒的等效直径。

球形度：这个比值是无量纲的，是一个形状因子；形状相同，不同大小的两个颗粒有相同的球形度因子粒度分布曲线：包括累积分布曲线和频率分布曲线粒度分布特征：8、颗粒尺寸测量方法（1）筛分分析法：可以采用大量样品；分布函数测定准确；测量范围宽；适用于较大颗粒尺寸，>10μm；再现性不够理想；（2）显微镜分析法：可以对颗粒实际的大小和形态直观测量（3）沉降分析：颗粒尺寸由斯托克斯定律确定自然沉降：η-粘度；v-沉降速率；∆ρ-固液之间密度差；g-重力加速度离心沉降：x、x0分别代表t、t时刻，测量位置的颗粒半径（4）激光散射：利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。

当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。

一般认为激光法所测的直径为等效体积直径。

从原理上讲颗粒越小，衍射角越大，因此它可能更适合小颗粒。

9、粉体的粉碎和混磨常用方法球磨、振动磨、搅拌磨、气流粉碎等10、粉碎的强化原理，如何选择助磨剂？利用表面活性剂的吸附效果来强化分体粉碎过程。

原理：助磨剂通常是一种表面活性剂，它由亲水基团（如羧基－COOH，羟基－OH）和憎水的非极性基团（如烃链）组成。