[精品]陶瓷制备与技术复习.doc

1.对特种陶瓷用超细粉的基本要求有哪些？

对先进陶瓷用超细粉的基木要求随材料体系、制备T艺及材料用途的不同，对粉料的要求不完全相同。但其共性可归纳如下：

仃)超细由于表面活性大及烧结时扩散路径短，用超细粉可在较低的温度下烧结将会获得高密度、高性能的陶瓷材料。目前先进陶瓷所采用的超细粉多为亚微米级«lum)o但实践表明，当陶瓷材料的晶粒由微米级减小到纳米级时，其性能将大幅度提高。

⑵高纯粉料的化学组成及杂质对由其制得的材料的性能影响很大。如非氧化物陶瓷粉料的含氧最将严重地影响材料的高温力学性能,氯离了的存在将影响粉料的可烧结性及材料的高温性能，功能陶瓷屮某些微星杂质将大大改善或恶化其性能。为此要求先进陶瓷用粉料的有害杂质含量在几卜个ppm以下，甚至更低。

(3)粉料的形态形貌要求粉料粒子尽可能为等轴状或球形，且粒径分布范围窄，采用这种粉料成型时可获得均匀紧密的颗粒扌非列，并避免烧结时由于粒径相斧很大而造成的品粒异常长大及其它缺陷。

⑷无严重的团聚由于比表面积的增加，一次粒了的团聚成为超细粉料的严重问题。为此, 粉料制备时必须采取一定的措施减少一次粒了的团聚或减小其团聚强度，以获得密度均匀的粉料成型体及克服烧结时团聚颗粒先于其它颗粒致密化的现象。

⑸ 粉料的结晶形态对于存在多种结晶形态的粉料由于烧结时致密化行为不同，或其它原因，往往要求粉料为某种特定的结晶形态。如对Si3N4粉料就要求a相含量越高越好。

2.特种陶瓷的特点是什么。

特种陶瓷定义：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制的制造方法进行制造加工的，具有优异特性的陶瓷。

(1)产品原料全都是在原子、分子水平上分离、精制的高纯度的人造原料

(2)在制备工艺上，精细陶瓷要有精密的成型T艺，制品的成型与烧结等加工过程均需精确的控制

(3)产品具有完全可控制的显微结构，以确保产品应用于高技术领域

特种陶瓷，由于不同的化学组分和显微结构而决定其具的不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀，同时在电磁热声光和生物T程等各方面的特性，广泛应用在高温、机械、电了、宇航、医学工程等方曲。

3.试比较A12O3和MgO的熔点,并请分析原因。

氧化镁的熔点2852°C,氧化铝的熔点：2050°Co即氧化铝的熔点低于氧化镁的熔点。

它们都是离了键，而通常所说的离了键并非纯粹的离了键，成键原子总是有电子云重叠的情况，也即离子性和共价性各占一定的比例。根据电负性数据:镁 1.31铝 1.61 <3.44,电负性差：氧-镁(3.44-1.31=2. 13) >氧-铝(3. 44-1. 61=1. 83) 0电负性是以一组数值的相对大小表示元素原了在分了屮对成键电了的吸引能力，电负性差越大，键的极性越强。

由AS/=—,知Tm与AH/成正比。提高键的共价特性，可以稳定熔体中的离散单元，

减少了在融化过稈中需要打断的键数，降低了从而降低了Tm。A1-0的共价特性大于

Mg-O键，大的共价键性稳定液态屮的离散相，降低熔点。

4.简述溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体的原理。

用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液屮形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构

的凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

第二步：热分解\Si\NH]2]n

400°

C >\Si3(NH)3N2]H-NH3

65(f

C

>[Si2(NH)N2]n

5.简述CVD法制备陶瓷粉体的原理。

制粉过稈包括四个步骤：

(1)化学反应化合反应分解反应

(2)均相形核气相反应发生后的瞬间，在反应区内形成了产物蒸气，当反应讲行到一定程度时，产物蒸气浓度达到过饱和状态，这时产物晶核就会形成。由于体系屮无晶种或晶核生成基底，因此反应产物晶核的形成是个均匀形核过稈。

(3)晶粒生长均相晶核形成Z后，稳定存在的晶核便开始晶粒生长过程。小晶粒通过对气相产物分了的吸附或重构，使自身不断长大。晶粒生长过程主要受产物分子从反应体系屮向晶粒表曲的扩散迁移速率所控制。

(4)团聚颗粒之间由于存在着范徳华力、静电引力等，颗粒Z间会发生聚集，颗粒越小，则聚集效果越明显，这一现象被称为团聚。

6.试简述几种制备S13N4粉体的方法。

(1)硅粉氮化法即采用高纯硅粉为原料，在一定温度下，通N2來与Si反应，形成Si3N4 粉末，其反应式为3Si + 2N2l2QQ^1Wr > Si3N4

(2)SiO2碳热还原法以细而纯的SiO2作为原料，以C作为还原剂，同时通入N2进行氮化, 获得高纯超细Si3N4粉末，其反应式为3SiO. +6C + 2N. _：型口—> S i3N4 + 6C0

⑶气相反应法采用硅的卤化物和氨在气态下进行反应，产物S13N4在冷却端沉积下來，反应式为3SiCl4 + 4NH.》Si3N4 +12HCI或3SiH4 + 4NH、T Si3N, +12H2

(4)液相界面法在-40度以下，采用液相S1C14与液氨反应，得到氨基化Si(NH2)和NH4C1, 然后对Si (NH2)进行热分解，从而获得Si3N4粉末，步骤如下：

第一步：SiCl4 +6NH3 媲・》Si(NHb +4NHQ利用NH4C1在液氨屮有一定的溶解度,

经多次洗涤，在低温下将杂质NH4C1除去。

Vt无定形命他曲弋> a - Sg

(5)白蔓延合成法以硅粉为原料的氮化反应法，利用Si粉氮化时的放热来延续整个氮化反应过程。

7 •试列举并叙述先进结构陶瓷的成型工艺。

(1)压制成型法：在粉料屮加入有机粘合剂，填入模型，加压后制成具有一定形状和强度的成形体。单曲加压、双面加压、等静压。

(2)注浆成型法：将浆料注入具有渗透性的多孔模具(如石膏)屮，模具内部的形状即为所需要的素坯形状，利川多孔模具的毛细管力使浆料屮的液体排除，使浆料在模具内逐渐固化而成型。单面注浆(空心注浆)和双面注浆(实心注浆)

(3)热压铸(注)成型，将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模屮，待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法。

(4)注塑成型(注射成型)：瘠性物料与有机添加剂混合加压挤制的成型方法。

(5)流延法成型把微细的陶瓷粉料均匀分散于由溶剂、粘结剂、增槊•剂和分散剂组成的粘合剂，形成流延浆料；将浆料经除泡等处理后倒入料斗，经由刮刀口，行程表面光滑、厚度均匀附着于输送带上的薄层，再经干燥制成具有良好韧性的坯片；经过排胶、烧成而制得基片。