《材料学导论》2 陶瓷 谭劲PPT课件
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陶瓷材料教学课件陶瓷材料简介
功能性涂层
包括超疏水、超亲水、超疏油、 红外线抗反射、坑槽或纳米纹 路等。
陶瓷材料的制备
原料选择
不同的陶瓷材料需要选择不 同的原料。
制备方法
常用方法包括手工成型、注 塑成型、挤出成型等。
烧结过程
通过烧结过程生成高强度、 高纯度、高密度的陶瓷材料。
陶瓷材料的应用
1
日常生活
餐具、装饰品、卫生洁具等。
工业领域
2
高温陶瓷、电子陶瓷、特种陶瓷等。
3
军事领域
高温陶瓷、防弹陶瓷、硬质合金陶瓷等。
重要性和前景展望
陶瓷材料在生活和工业中扮 演重要角色，其未来的发展 将更加多样化。
陶瓷材料的优缺点
1 优点
高强度、耐腐蚀、耐高温、模具精度高、不易变形。
2 缺点
脆性大、重量大、质量不易保证、加工难度大。
陶瓷材料的前沿研究
材料半导体化
通过掺杂改变材料结构，实现 对电子性能的调控。
化学气相沉积
使用化学气相沉积技术催化片 或多层纳米管的生长。
陶瓷材料的评价
性能指标
包括韧性、硬度、抗腐蚀、导电 性、导热性等。
标准评价
控制质量的方法包括成品检查、 工厂检查、定期检查等。
提高性能
通过陶瓷材料科研来提高性能， 如：改变烧结工艺，控制材料结 构。
总结
定义和分类回顾
陶瓷材料可以分为陶土器、 瓷器和玻璃器皿三类。
重点内容
涵盖了陶瓷材料的制备、应 用和评价以及未来发展趋势。
陶瓷材料教学课件PPT 陶 瓷材料简介
本课程将带您了解陶瓷材料的定义、分类、制备、应用、评价以及未来发展 前景。
陶瓷材料的定义和分类
陶土器
采用陶土作为原料石英、长石、高岭土等为原料 的陶瓷，具有高强度、高温度、 高耐磨损性及优雅的外观。
第二章陶瓷材料.ppt
旋压：利用旋转的石膏模和样板刀来成型，将泥团放在石膏 模中心，旋转石膏模，放下样板刀进行旋压，泥料在样板刀 的作用下均匀的分布在模具上，多余的泥巴被样板刀刮走。 扁平制品多采用阳模（内表面），深凹多采用阴模。
特点： 含水量稍高 设备简单，适应性强 质量较差，劳动强度大 小批量、中低档瓷器可选择
旋压成型。
成组注浆：将许多模具叠放一起，由一个连通的通道注浆
热液注浆：模型两端设置电极，接交流电，利用泥浆中的电 解质可以加热到50℃，降低泥浆粘度，加快吸浆速度。 如15℃提升至55℃，粘度降低50-60%，成型速度提高3242%。
滚压：旋压基础上发展起来，日用瓷器的主要成型方法之一 ；将旋压的样板刀改为回转形的滚压头；模型和滚压头各绕 自己的轴线旋转，边滚边压，形成坯体。
塑压：利用上下模具，压制泥饼形成坯体的成型方式；一般 包含用金属框固定的石膏模具和排气盘。
排气盘
模
挤压：由真空挤泥机将坯泥挤压成各种管状、棒状及断面和 中孔一至的产品。一般制作坯体形状简单的管棒，有些甚至 需要车坯。
坯料质量控制：通过某些指标，达到控制坯料质量，符合成 型要求目的。
塑性坯料：
可塑性：无统一检测方法，变更塑、脊原料的品种、含量，加入 粘合剂或废泥坯增强可塑性。
含水量：不同成型方法，含水量不同，旋坯22-25%，滚坯2023%，车坯16%。
颗粒粗细：颗粒细增加可塑性、强度，但会带入杂质、提高成本 ，如一般瓷坯万孔筛上物小于2%。
4. 注浆成型方法
注浆坯料质量控制：
泥浆的比密度：一般在1.65-1.85之间，小型产品或空心注浆时密 度可小一些，大件密度要大。
泥浆的流动性：一般希望水越少越好，流动性越好越好，通常用 恩氏粘度计测量100ml泥浆流出的时间，PH值可以控制流动性。
【大学课件】陶瓷材料的力学性能PPT
系.
12
3 弹性模量与材料致密度的关系
陶瓷材料的致密度对弹性模量影响很大， 弹性模量E与气孔率p之间满足下面关系式
E E0 (1 f1 p f2 p2 )（11－2）
式中，E0为气孔率为0时的弹性模量，f1及f2 为由气孔形状决定的常数。Mackenzie求出当气 孔A论l为2计O球算3陶形 的瓷时 比的， 较弹f。1性＝模1.量9，随f2气＝孔0.9率。的图变13化－及4给某出些理
➢ 11.1 陶瓷材料的弹性性能
➢ 11.2 陶瓷材料的强度及其影响因素
➢ 11.3 陶瓷材料的断裂韧性与热抗震性
.
1
陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价键，键合 牢固并有明显的方向性，同一般的金属相比，其晶体 结构复杂而表面能小，因此，它的强度、硬度、弹性 模量、耐磨性、耐蚀性及耐热性比金属优越，但塑性、 韧性、可加工性、抗热震性及使用可靠性却不如金属。
区σf随温度升高变化不大；在中间温度B区，由于断裂 前产生塑性变形。因而强度对既存在缺陷的敏感性降
低，断裂受塑性变形控制，σf随温度的上升而有明显 的降低。此时的断裂应力受位错塞积机制控制，即σf ＝σ0＋k d－1/2；
.
40
当温度进一步升高时（C区）。二维滑移系开 动，位错塞积群中的一部分位错产生的交叉滑移 随温度的升高而变得活跃，由此而产生的对位错 塞积群前端应力的松弛作用就越发明显。所以在 此区域内，断裂应力有随温度的升高而上升的趋 势。
成最好为均匀的等轴晶粒，这样承载时变形均匀而
不易引起应力集中，从而使强度得到充分发挥。
.
37
综上所述，高强度单相多晶陶瓷的显微 组织应符合如下要求：
①晶粒尺寸小，晶体缺陷少； ②晶粒尺寸均匀、等轴，不易在晶界处引起应 力集中； ③晶界相含量适当，并尽量减少脆性玻璃相含 量，应能阻止晶内裂纹过界扩展，并能松弛裂纹 尖端应力集中； ④减小气孔率，使其尽量接近理论密度。
材料学概论绪论PPT课件
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聚丙稀短纤维
一些典型的高聚物材料
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合成橡胶轮胎
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衣服 纤维
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三、聚合物的应用
塑 钢 窗
塑料的应用
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塑 料 的 应 用
第30页/共89页
结束动画图片
塑料的应用
往往伴随化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料
到产品的转变过程不发生化学变化。
第6页/共89页
3. 材料与物质
材料与物质(Materials and Matter) 材料可由一种或多种物质组成。 同一物质由于制备方法或加工方法不同
可以得到用途各异、类型不同的材料。
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材料重要性
b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具
第79页/共89页
无机非金属材料
Inorganic nonmetals
分类（按成分，化学结构和用途分四大类） 混凝土（水泥） 玻璃 Glass 硅及耐火材料 Silicon 陶瓷（器） Ceramics
传统陶瓷（天然硅酸盐矿）：各中粘土烧制而成。 (Silicate Ceramics)
Biomaterials are employed in components implanted into the human body for replacement of diseased or damaged body parts.
• Advanced materials
Materials that are utilized in high-technology (or high-tech) applications are sometimes termed advanced materials.
陶瓷
氮化硅的晶体结构
六方晶系，α，β两种晶型 α-Si3N4 低温相，1500 oC转变为高温相 β-Si3N4
氮化硅粉体的制备
直接反应：3Si+2N2→Si3N4 硅烷与氨反应： SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl 碳热还原氮化： 3SiO2+2N2+6C→Si3N4+6CO 气相反应： 3SiH4+4NH3 →Si3N4+12H2
氧化锆陶瓷的应用
密度大，硬度较高，抗弯强度大 断裂韧性高（已知陶瓷中最高） 可用做内燃机汽缸内衬，活塞顶等 耐磨，耐腐蚀器件 模具 导电陶瓷，生物陶瓷 高温发热体材料，在空气中最高发热温度可达 2200℃； 高温电极材料，如磁流体发电中的电极； 燃料电池材料等。
氧化锆陶瓷
无扩散相变
ZrO2粉体的制备
原料 锆砂，主要成分硅酸锆（ZrO2· 2） SiO 斜锆石，主要成分为ZrO2 传统方法 电熔法：锆砂中加碳→碳锆化物→氧化 可大量生产，价廉，但纯度低 湿式法：锆砂与碳酸钠熔融→酸洗→碱中和→干燥， 煅烧 纯度高，但烧结性，粒径较差。 易烧结微粉法 共沉淀，加水分解，热分解
立方尖晶石结构
RO为CaO，MgO等 R2O为Na2O，K2O等
多铝酸盐化合物
有离子导电性，介质损耗 大，不能作为结构陶瓷应 用
密度低
机械性能差
高温不稳定
氧化铝粉体的合成方法
工业氧化铝的生产：焙烧法 主要原料：铝土矿（主要成分为硬水铝石 α- Al2O3 .H2O和软水铝石α- Al2O3 .3H2O）
500 ~ 600 oC
Al2(SO4)3
2.1 材料概论-陶瓷 双语
High thermal conductivity desired
32
Ceramic Armour les
34
1.4 陶瓷的发展趋向
纳米陶瓷 nano-ceramic 特性：
原材料粉末 raw materials powder颗粒为纳米级 nano-level grains；
Majority多数 has ionic (in salt compounds) or metallic and nonmetallic elements (as in oxides Al2O3, MgO, SiO2)
主要组分：硅酸盐化合物 在美国，陶瓷泛指硅酸盐材料，又称
为传统陶瓷或普通陶瓷。包括日用陶瓷、 工业用陶瓷、一般玻璃、水泥、耐火材 料等。
3013陶瓷的发展瓷器传统陶瓷高铝质粘土和瓷土的应用釉的发明原料纯化陶瓷工艺的发展陶瓷理论的发展先进陶瓷微米级纳米陶瓷高温技术的发展显微结构分析的进步性能研究的深入无损评估的成就相邻学科的推动外汇是一种以外币表示的用于国际间结算的支付手段
《材料概论》
Introduction to Materials
• Ceramic can be defined as inorganic, nonmetallic materials.
陶器 ---瓷器
表面效果 制作材料 烧制温度 敲击声音
陶器
胎料 普通的粘土
瓷器
瓷土（高岭土）
温度 一般<1000度 一般>1100度
表层 不施釉或低温釉
多施釉
胎体坚固致密，
吸水 胎质粗松，断面 断面基本不吸水，
Advanced Ceramics
Cutting tools
Zirconia toughened alumina 氧化锆增强氧化铝
32
Ceramic Armour les
34
1.4 陶瓷的发展趋向
纳米陶瓷 nano-ceramic 特性：
原材料粉末 raw materials powder颗粒为纳米级 nano-level grains；
Majority多数 has ionic (in salt compounds) or metallic and nonmetallic elements (as in oxides Al2O3, MgO, SiO2)
主要组分：硅酸盐化合物 在美国，陶瓷泛指硅酸盐材料，又称
为传统陶瓷或普通陶瓷。包括日用陶瓷、 工业用陶瓷、一般玻璃、水泥、耐火材 料等。
3013陶瓷的发展瓷器传统陶瓷高铝质粘土和瓷土的应用釉的发明原料纯化陶瓷工艺的发展陶瓷理论的发展先进陶瓷微米级纳米陶瓷高温技术的发展显微结构分析的进步性能研究的深入无损评估的成就相邻学科的推动外汇是一种以外币表示的用于国际间结算的支付手段
《材料概论》
Introduction to Materials
• Ceramic can be defined as inorganic, nonmetallic materials.
陶器 ---瓷器
表面效果 制作材料 烧制温度 敲击声音
陶器
胎料 普通的粘土
瓷器
瓷土（高岭土）
温度 一般<1000度 一般>1100度
表层 不施釉或低温釉
多施釉
胎体坚固致密，
吸水 胎质粗松，断面 断面基本不吸水，
Advanced Ceramics
Cutting tools
Zirconia toughened alumina 氧化锆增强氧化铝
材料科学导论(二)ppt课件
划痕硬度试验法
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
1、材料的疲劳性能指标 指在指定疲劳寿命下，材料能承受的上 限循环应力。分为对称循环疲劳强度和不对
称循环疲劳强度。应力包括弯曲、拉伸和扭
转等。
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
2、材料的磨损指标 磨损是指在摩擦作用下，材料表面逐渐 损伤的现象。
肖氏硬度：将一定质量的钢球，在一定高度下落
撞击材料，测量回弹高度
中国海洋大学材料学院
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
布氏硬度
中国海洋大学材料学院
维氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
中国海洋大学材料学院
洛氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
莫氏硬度是以材料抵抗刻划的能力作为衡量硬度的 依据
五、材料的腐蚀性能
六、材料的老化
中国海洋大学材料学院
第五节 材料的其他性能
一、材料的热学性能
1. 材料的热容：表示材料吸收热量的能力，用单位 质量材料温度升高1度所吸收的热量表示 2. 材料的热膨胀：表示材料受热后外型尺寸变化的
中国海洋大学材料学院
第三节
二、材料的结构层次
1. 材料的元素组成 2. 材料的分子结构
材料的结构
3. 材料的超分子结构（凝聚态结构） 4. 材料的晶体结构（聚集态结构） 5. 材料的相态结构 6. 材料的宏观结构（物理结构）
中国海洋大学材料学院
二、材料的结构层次
1、材料的元素组成：组成材料的元素种类和相对数量
第一节
什么是材料科学？
材料的定义
材料科学是从事对材料本质的发现、 分析、认识、设计及控制方面的理论体系。 其目的在于揭示材料的行为，给予材 料属性的描述或建立模型，以及解释组成
陶瓷材料的应用PPT课件
••••••
2021
13
2. 按使用的原材料分类:
可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。 ❖ 普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作
原料。 ❖ 特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。
2021
14
3. 按性能和用途分类：
结构陶瓷
a.主要用于制造结构零部件； b.力学性能要求:强度、韧性、硬度、模量、耐磨性及高
温性能等。
功能陶瓷
a.主要用于制造功能器件； b.物理性能要求:电、磁、热、光及生物等物理性能。
结构/功能一体化陶瓷材料 对力学和物理性能均有要求
陶瓷球阀
2021
透明陶瓷灯
15
✓功能陶瓷
按特性分类，功能陶瓷可分为：
电子陶瓷：如绝缘陶瓷、介电陶 瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性 陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷等；
(Microstructure)和性能(Properties）之间的关 系。
陶瓷材料学是材料科学与工程的一部分，亦是研究材 料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能四者 关系与规律的科学；
• 功能材料—以材料独特的物理性能、化学 性能等为基础而形成的一类材 料。
从物理化学属性来分，可分为:
• 金属材料 • 无机非金属材料 • 高分子材料 • 复合材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非 金属材料通称。
工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷 器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展， 出现了许多性能优良的新型陶瓷。
等静压成型；又称静水压成 型，利用液体介质不可压缩 性和均匀传递压力性的一种 成型方法。
优点
胚体密度高 制品密度接近理论密度 不易变形
缺点
设备投资成本高 不易自动化 生产效率不高
2021
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2. 按使用的原材料分类:
可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。 ❖ 普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作
原料。 ❖ 特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。
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3. 按性能和用途分类：
结构陶瓷
a.主要用于制造结构零部件； b.力学性能要求:强度、韧性、硬度、模量、耐磨性及高
温性能等。
功能陶瓷
a.主要用于制造功能器件； b.物理性能要求:电、磁、热、光及生物等物理性能。
结构/功能一体化陶瓷材料 对力学和物理性能均有要求
陶瓷球阀
2021
透明陶瓷灯
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✓功能陶瓷
按特性分类，功能陶瓷可分为：
电子陶瓷：如绝缘陶瓷、介电陶 瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性 陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷等；
(Microstructure)和性能(Properties）之间的关 系。
陶瓷材料学是材料科学与工程的一部分，亦是研究材 料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能四者 关系与规律的科学；
• 功能材料—以材料独特的物理性能、化学 性能等为基础而形成的一类材 料。
从物理化学属性来分，可分为:
• 金属材料 • 无机非金属材料 • 高分子材料 • 复合材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非 金属材料通称。
工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷 器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展， 出现了许多性能优良的新型陶瓷。
等静压成型；又称静水压成 型，利用液体介质不可压缩 性和均匀传递压力性的一种 成型方法。
优点
胚体密度高 制品密度接近理论密度 不易变形
缺点
设备投资成本高 不易自动化 生产效率不高
材料科学概论之陶瓷材料PPT课件
化合物
LiF MgO Al2O3 SiO2 Si3N4 SiC
Si
电负性
3.0 2.3 2.0 1.7 1.2 0.7
0
离子键比例 /%
89
73
63
51
30
11
0
共价键比例 /%
11
27
37
49
70
89
100
秋记与你分享
静思笃行 持中秉正
（2）陶瓷材料的显微结构
• 陶瓷材料由晶相、玻璃相、气相组成。 • 晶相是陶瓷材料的主要组成相，决定陶瓷材料的物
功能陶瓷：
利用其电、磁、声、光、催化、生物化学等功 能，其中最主要的是绝缘材料、电介质材料、 压电材料、磁性材料、半导体材料和透光性陶 瓷等电子材料、具有生物化学功能的生物医用 材料、抗菌陶瓷材料等。
秋记与你分享
静思笃行 持中秉正
新型陶瓷材料
随着近代科学技术的飞速发展，陶瓷已成为 人类生活和现代化建设中不可缺少的材料之一 。陶瓷的概念也已远远超出古老的传统陶瓷的 范畴。
绝缘陶瓷
介电陶瓷
压电陶瓷
半导体陶瓷
超导陶瓷
磁性陶瓷
光功能陶瓷
机敏陶瓷
智能陶瓷
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静思笃行 持中秉正
结构陶瓷 氧化物陶瓷 氧化铝陶瓷 氧化锆陶瓷 氧化铍
非氧化物陶瓷 氮化物
碳化物陶瓷
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静思笃行 持中秉正
功能陶瓷
装置瓷
高铝瓷
镁质瓷
电容器陶瓷
非铁电电容器陶瓷
反铁电电容器陶瓷
铁电电容器陶瓷
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静思笃行 持中秉正
秋记与你分享
静思笃行 持中秉正
陶瓷材料简要介绍参考幻灯片
烧结工艺
优点
缺点
反应烧结 烧结时几乎没有收缩， 密度低，强度低，耐
能得到复杂的形状
蚀性差
热压烧结 用较少的助剂就能致密 只能制造简单形状， 化，强度、耐蚀性最好 烧结助剂使高温强度 降低
2020/4/2
37
特点：
（1）硬度高：氮化硅的硬度高，HV=18GPa~21GPa，仅次于金
刚石、立方BN、B4C等少数几种超硬材料。
3.2 弯曲强度
弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种
3P L 2b h2
(MPa)
式中σ为抗弯强度(MPa)， P为加载载荷(N)，L为支点跨距（mm)， b为试样断口处宽度(mm)， 三点弯曲强度测试示意图 h为试样断口处高度(mm)。
3.3 断裂韧性
应力集中是导致材料脆性断裂的主要原因之一，而反映材 料抵抗应力集中而发生断裂的指标是断裂韧性，常用的方法有 单边切口梁法、压痕法、双扭法和双悬臂梁法。本节只简要介 绍压痕法测定方法。
莫氏硬度：是应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试
样的表面而发生划痕，其硬度值并非绝对硬度值，而是按硬
度的顺序表示的值。
莫氏硬度表
分级
代表材料
分级
代表材料 分级 代表材料
1
滑石
2
4
萤石
5
7
石英玻璃
8
石膏 磷灰石 石英
3
方解石
6
正长石
9
黄玉
10
石榴石
11
熔融氧化铝 12
刚玉
13
碳化硅
14
碳化硼
15
金刚石
以BeO陶瓷为基板的10cm*5cm高密度电路
4.2.2 氮化物陶瓷
《陶瓷》课件下载(共12张ppt)
李贺：字长吉，世称李长吉、鬼才、诗鬼等，与李白、李商隐三人并称唐代“三李”。李贺是中唐浪漫主义诗人的代表。
诗第人10以课色《彩短斑文斓两的篇词》语描绘陶悲壮瓷的战争风云，构成了奇特的意境，歌颂了守边将士浴血奋战、视死如归的英雄气概。
3、讲究色彩搭配，表现一年很之脆美，（呈易现出碎一派）绚烂辉煌的气象景象的对偶句是两岸石壁，五色交辉。青林翠竹，四时俱备。
用锤子砸陶瓷 陶瓷碎了
我的发现 陶瓷不燃烧 陶瓷不能导电 陶瓷不易传热 陶瓷易碎
总结：陶瓷不燃烧、不导电、不易传热、不怕水、硬度大、耐高温、耐腐蚀、易破碎、碎片锋利……
5
陶器有多种颜色，但颜色比较单一，质地较软、粗糙易吸 水，多是圆形或盆装的。
6
瓷器是五颜六色的，颜色鲜艳、丰富，质地硬、光滑、吸 水性差，多是瓶装、盘装、碗装、杯装的。
7
8
陶器、瓷器都不是天然材料，都是人工制造出来的人工材料， 都是用黏土制造的。
9
1、陶瓷不传热。
课堂练习
（ ）×
2、陶瓷是人造的材料。 （ ）√
3、陶瓷具有良好的导电性。 （ ×）
10
课堂总结
（4）借故乡之水的深情厚谊，表达对故乡思念之情的语句是：仍怜故乡水，万里送行舟。
（3）以动写静，衬托出秋日晚景的安详与宁静，也写出了放牧和打猎的人各自归来的句子是：牧人驱犊返，猎马带禽归。
小组实验
使用材料
注意事项
蜡 烛 、 火 柴 、 用火安全 试管夹、陶瓷
电 池 、 导 线 、 不要短路 灯泡、陶瓷
陶 瓷 勺 子 、 热 防止烫手 水杯子
陶 瓷 、 夹 子 、 不要砸着手 锤子
研究方法 烧
发现现象 陶瓷不燃烧
把 陶 瓷 连 在 电 灯泡不亮 路中
陶瓷ceramics材料概论
nced(new) Ceramics Materials Based on Applications
Loose definition : Crystalline solids composed of metallic and nonmetallic materials.
Introduction to materials
Ceramics for final examination
Editors:卜娇娇 苏洁琼 孟梦 马世行 耿玉华 余炜
Ceramics
Introduction
Ceramics can be defined as inorganic,nonmetallic materials.They are typically crystalline in nature and are compounds formed between metallic and nonmetallic elements. Traditional ceramics
Traditional Ceramics Materials
Clays
Refractories (耐火材料)
Glasses
Cement
Abrasives
Taxonomy of Traditional Ceramics Materials Based on Applications
Advanced(new) Ceramics Materials Oxides Nitrides Carbides
Mechanical Properties
Tensile strength:It is often substituted for the tensile modulus of elasticity (拉伸弹性模量) Yield strength:Ceramics do not have a yield strength Hardness:Ceramics have the hardest hardness of the engineering materials Stiffness:Ceramics come out as our stiffest engineering materials Compressive strength:Engineering ceramics have an excellent compressive strength Brittleness:Their greatest weakness is brittleness
Loose definition : Crystalline solids composed of metallic and nonmetallic materials.
Introduction to materials
Ceramics for final examination
Editors:卜娇娇 苏洁琼 孟梦 马世行 耿玉华 余炜
Ceramics
Introduction
Ceramics can be defined as inorganic,nonmetallic materials.They are typically crystalline in nature and are compounds formed between metallic and nonmetallic elements. Traditional ceramics
Traditional Ceramics Materials
Clays
Refractories (耐火材料)
Glasses
Cement
Abrasives
Taxonomy of Traditional Ceramics Materials Based on Applications
Advanced(new) Ceramics Materials Oxides Nitrides Carbides
Mechanical Properties
Tensile strength:It is often substituted for the tensile modulus of elasticity (拉伸弹性模量) Yield strength:Ceramics do not have a yield strength Hardness:Ceramics have the hardest hardness of the engineering materials Stiffness:Ceramics come out as our stiffest engineering materials Compressive strength:Engineering ceramics have an excellent compressive strength Brittleness:Their greatest weakness is brittleness
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04.08.2020
25
（3）塑性与韧性
陶瓷材料最突出的弱点是很低的塑性与韧性。只有极少数具 有简单晶体结构的陶瓷材料在室温下具有塑性。如MgO、 KCl、KBr等。一般的陶瓷材料在室温下塑性为零。这是因 为大多数陶瓷材料晶体结构复杂，滑移系统少，位错生成能 高，而且位错的可动性差，通常呈现典型的脆性断裂。
18
陶瓷材料的显微结构
陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成， 晶相、玻璃相和气相。
晶相：陶瓷材料中最主要的组成相，晶相一般由 原料带入或玻璃相析晶而成。晶相分为主晶相和 次晶相。主晶相是构成材料的主体，其性质、数 量及结合状态，直接决定材料的基本性质。
04.08.2020
19
玻璃相：是一种低熔点的非晶态固体，是材料在 高温烧成过程中，由于化学反应或熔融冷却形成 的。通常，其机械强度要比晶相低一些，抗冲击 强度要高一些，在较低温度下开始软化。
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24
（2）强度
①陶瓷材料在理论上具有很高的断裂强度，但实际断裂强度 往往比金属材料低得多。 ②抗压强度比抗拉强度大得多，其差别程度大大超过金属。 ③气孔和材料密度对陶瓷断裂强度有很大影响。 ④陶瓷材料耐热冲击性较差，严重限制了陶瓷材料在急冷急 热条件下的使用。 ⑤晶粒愈小，强度愈高。
Y A G + B a 2+
JC PD F#731370
10
20
30
40
50
60
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2 T h e t a ( °)
物相成分分析
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第二章
无机非金属材料
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本章主要内容
1. 无机非金属材料概论 2. 陶瓷材料（普通陶瓷、特种陶瓷） 3. 玻璃材料 4. 胶凝材料
无机非金属材料(又一种表述）指某些元素的氧化物、碳化 物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒 化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐 等含氧酸盐为主要组成的无机材料。
无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、 搪瓷、磨料以及新型无机材料等。
其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不 断出现，其概念的外延也不断扩大。广义的陶瓷概念 几乎与无机非金属材料的含意相同。
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2.4 陶瓷材料的性能
2.4.1 机械性能
（1）弹性模量
陶瓷材料具有牢固的离子键和共价键，其弹性模量 比金属材料的弹性模量大得多，大约在103～104MPa 之间甚至更高。
陶瓷材料的弹性模量除了与结合键有关外，还与组 成相的种类、分布、比例及气孔率的大小有关。
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化学成分分析
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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X R D in ten sity (a.u .)
Y A G + B a 2++ G a 3+
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1、什么是无机非金属材料？
无机非金属材料：主要是指由一种或多种金属元 素同一种非金属元素(如O, S , C, N等,通常为O) 所形成的化合物，多为金属氧化物和金属非氧化 物。 也可以认为 金属材料和有机高分子材料以外 的固体材料通称无机非金属材料。
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古代各种陶制品
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各种瓷器
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传统的陶瓷如日用陶瓷、建筑陶瓷等是用粘土类及 其它天然矿物原料经粉碎加工、成型、烧成等过程 而得的器皿。这类陶瓷可称为传统（普通）陶瓷。
随着生产和科学技术的发展，对陶瓷制品的性能与 应用提出了新的要求，因而制成了许多新品种，它 们的生产过程虽然还是原料处理、成型、烧成等这 种传统的方式，但采用的原料已扩大到高度精选的 天然原料或人工合成原料，使用高度可控的生产工 艺，因而往往具有一些特殊的性能，相对于传统陶 瓷，这类陶瓷制品称为新型（特种）陶瓷。
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如何分类？
难！
无机非金属材料的名目繁多，用途各异，目前 尚没有统一而完善的分类方法。
通常把它们分为传统（普通）无机非金属材料 和新型（特种）无机非金属材料两大类。
普通陶瓷－－特种陶瓷
普通玻璃－－特种玻璃
普通水泥－－特种水泥
……
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主要特性
熔点高、硬度高、化学稳定性好、 耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐氧化、 弹性模量大、强度高。
玻璃相的作用，① 充填晶粒间隙，粘结晶粒，提 高陶瓷材料的致密程度；② 降低烧成温度，改善 工艺；③ 抑制晶粒长大。
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气相（气孔）：大部分气孔是在工艺过程中形 成并保留下来的，有的气孔则通过特殊的工艺 方法获得。气孔含量在0～90％之间变化，陶 瓷的许多电性能和热性能都随气孔率、气孔尺 寸及分布的不同在很大范围内变化。
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2.3 陶瓷材料的化学键及显微结构
陶瓷材料的化学键
陶瓷材料是以离子键（如MgO、Al2O3）、共价 键（如Si3N4、BN）以及离子共价混合键（ SiO2） 结合在一起。
金属氧化物主要是离子键结合。由于离子键没有 方向性，只要求正负离子相间排列并尽量紧密堆 积，因而离子晶体的密度较高，键强度也较高。 这类材料强度高、硬度高，但脆性大。离子晶体 固态绝缘，熔融后可导电。
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共价键具有方向性与饱和性，这就决定了共价 晶体中原子的堆积密度较小。共价晶体键强度 较高，且具有稳定的结构，故这类材料熔点高、 硬度高、脆性大，热膨胀系数小。
虽然陶瓷材料的键性主要为离子键和共价键， 但实际上许多陶瓷的结合键是混合键结合，既 有离子性，又有共价性。
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一般为脆性材料
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2、陶瓷材料
2.1 陶瓷的概念
陶瓷成等工序制成的产品。
2. 2 陶瓷的分类
早期，陶瓷是陶器与瓷器的总称。
瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，通常 施釉，敲之声音清脆。
陶器通常有一定吸水率，断面粗糙无光，不透明，敲之声音 粗哑，有的无釉，有的施釉。