第三篇_陶瓷材料及其制备工艺..
陶瓷材料陶瓷制备工艺
❖伊利石
▪ 外观：多呈不规则片状;颜色洁白，黄色，绿色及褐色;
▪ 特性：伊利石类可以看做是白云母风化过程中形成高岭石和
蒙脱石的中间产物，转变程度不同，所形成的矿物不同，矿物 组成变化较多。伊利石类矿物构成的粘土，一般可塑性低，干 后强度大，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。
3粘土
✓ 高岭石 因层间易形成氢键;晶
胞间联结紧密，水分子 不易进入，故膨胀性小; 同时伊利石晶格置换现 象少，高岭石几乎无晶 格置换现象，阳离子交 换容量低，也使粘土的 水化膨胀差。
3粘土
三种常见粘土矿物的主要特点
粘土 矿物
高岭 石
化学组成 Al2[Si2O5][OH]4
C-间距
晶层间 吸水膨胀
1石英
SiO2在陶瓷生产中的作用
▪ 烧成前;石英为瘠性料不吸水，可调 节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通 道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的 渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形； 利于施釉; ▪ 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消 坯体的收缩；高温时石英部分溶解于液 相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗 粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。
原材料吸水性
吸水后的流动性
产品外形对称
壁厚
大小
②坯料制备
▪ 大气孔：团粒间孔
②坯料制备
▪ 中气孔：团粒内团聚粉粒间孔
②坯料制备
• 小气孔：团聚粒内 一次粒子间的孔
• 微气孔：一次粒子 内的气孔
③成形
注浆成型
成型方法 可塑成型
压制成型 类比于粉
末冶金
类比于塑 性加工
陶瓷工艺学(3篇)
第1篇陶瓷工艺学是一门研究陶瓷材料的制备、加工、性能和应用的科学。
陶瓷材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等特点，广泛应用于建筑、电子、医疗、环保等领域。
本文将从陶瓷工艺学的起源、分类、制备工艺、加工工艺、性能及应用等方面进行介绍。
一、陶瓷工艺学的起源陶瓷工艺学的起源可以追溯到远古时期。
在我国，早在新石器时代，人们就开始了陶器的制作。
经过长期的发展，陶瓷工艺学逐渐形成了独立的学科体系。
二、陶瓷工艺学的分类根据陶瓷材料的组成、性能和应用，陶瓷工艺学可以分为以下几类：1. 传统陶瓷工艺学：主要研究黏土、长石、石英等原料的制备、加工和应用。
2. 高分子陶瓷工艺学：主要研究有机高分子材料与陶瓷材料的复合，制备高性能复合材料。
3. 先进陶瓷工艺学：主要研究陶瓷材料的制备、加工、性能和应用，包括纳米陶瓷、生物陶瓷、功能陶瓷等。
4. 陶瓷加工工艺学：主要研究陶瓷材料的成型、烧结、加工等工艺。
三、陶瓷工艺学的制备工艺1. 原料选择：陶瓷材料的制备首先要选择合适的原料。
传统陶瓷原料主要包括黏土、长石、石英等，而先进陶瓷原料则包括碳化硅、氮化硅、氮化硼等。
2. 原料制备：将原料进行粉碎、混合、球磨等处理，得到具有一定粒度分布和细度的原料。
3. 成型：将原料进行压制、注塑、拉坯等成型工艺，得到具有一定形状和尺寸的陶瓷坯体。
4. 烧结：将陶瓷坯体在高温下进行烧结，使原料发生化学反应，形成致密的陶瓷材料。
四、陶瓷工艺学的加工工艺1. 精加工：对陶瓷材料进行磨削、抛光、切割等加工，提高其尺寸精度和表面光洁度。
2. 表面处理：对陶瓷材料进行涂层、镀膜、刻蚀等表面处理，提高其性能和应用范围。
3. 复合加工：将陶瓷材料与其他材料进行复合，制备高性能复合材料。
五、陶瓷工艺学的性能1. 物理性能：陶瓷材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等特点。
2. 化学性能：陶瓷材料具有良好的耐酸碱、耐腐蚀性能。
3. 生物学性能：生物陶瓷具有良好的生物相容性、生物降解性。
陶瓷材料及制备工艺
塑性成型工艺
采用塑性成型工艺，如挤压、轧制、 锻造等，可以制备高性能的精密陶 瓷部件。
低温烧成技术
降低陶瓷的烧成温度，可以减少能 耗和降低生产成本，同时提高陶瓷 的性能。
表面改性与涂层技术
表面涂层技术
01
在陶瓷表面涂覆一层具有优异性能的涂层，可以提高其耐磨损、
耐腐蚀、隔热等性能。
新型陶瓷采用先进的制备工艺和新型 原料，具有更加优异的性能和应用前 景，如高温陶瓷、功能陶瓷等。
近代陶瓷
随着科技的发展，近代陶瓷在材料制 备工艺、性能和应用方面取得了重大 突破。
02
陶瓷材料的制备工艺
原料的选取与处理
粘土
作为陶瓷的主要原料，粘土的可 塑性和粘结性为成型工艺提供了 基础。根据不同的陶瓷种类和用 途，选择不同成分和性质的粘土。
陶瓷基复合材料还可用于制造飞机和 火箭的轻质结构件，以提高飞行器的 燃油效率和性能。
电子信息领域
01
陶瓷材料在电子信息领域中主要 用于制造电子元件和电路基板， 如电容器、电阻器、集成电路封 装等。
02
由于陶瓷材料的介电常数高、绝 缘性能好、热稳定性优良，它们 在电子器件中起到关键的作用。
生物医疗领域
分类
根据用途和性能，陶瓷材料可分 为普通陶瓷、特种陶瓷、新型陶 瓷等。
陶瓷材料的特性与用途
特性
陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐 磨性、耐腐蚀、绝缘性好等特性。
用途
陶瓷材料广泛应用于电子、通讯、航 空航天、机械、化工等领域，如电子 元件、传感器、刀具、磨具等。
陶瓷材料的发展历程
古代陶瓷
新型陶瓷
古代陶瓷起源于中国，具有悠久的历 史，如瓷器、陶器等。
陶瓷材料的制备
(4)等静压成形
等静压成形过程是将粉料装进一个有弹性的模具内
，密封，然后把模具连同粉料一起放在充有液体或
气体的高压容器中。封闭后，用泵对液体或气体加
压，压力均匀地传送到弹性模壁，使粉料被压成与
模具形状相像的压实物，但尺寸要比模型小一些。 受压结束后，慢慢减压，从模具中取出坯体。
4.坯体干燥
成形后的各种坯体，一般都含有较高的水分，尤其是可塑成
及含空气量低。可塑法成形是陶瓷生产中最常用的
一种成形方法。
石英需要煅烧以便于粉碎。通常的脉石英或石英岩质地坚硬
，粉碎困难，通过煅烧到900~1000℃，低温β石英转变为α 石英，其体积发生骤然膨胀，致使石英内部结构疏松，利于 粉碎。煅烧后若在空气中或冷水中急冷可加剧内应力，促使 碎裂。
原料中的Fe含量对烧成后陶瓷的颜色有很大影响，对烧后
(1)可塑成型在坯料中加入水或塑化剂，捏练成可
塑泥料，经手工、挤压或机械加工成型。普通陶 瓷中应用较多。
(2)注浆成型将浆料浇注到石膏模中成型，常用于
制造形状复杂、精度要求不高的建筑陶瓷等。
(3)压制成型在粉料中加入少量水分或塑化剂，在
金属模具中加较高压力成型。主要用于特种陶瓷
和金属陶瓷。
ｄ．钡长石（BaO· Al2O3· 6SiO2）。
在地壳中单一的长石很少，多数是几种长石的互溶物。钾长石一
般呈粉红色，比重为2.56～2.59，莫氏硬度为6～6.5，断口呈玻
璃光泽，解理清楚。钠长石和钙长石一般呈白色或灰白色，比重 为2.5，其他物理性能与钾长石近似。其熔融温度分别为：钾长
石1190℃，钠长石1100℃，钙长石1510℃。
在陶瓷生产中使用的长石是几种长石的互溶物，并
陶瓷材料的制备及其物理性能分析
陶瓷材料的制备及其物理性能分析陶瓷是一种重要的材料，广泛应用于各个领域。
它具有硬度高、耐磨损、耐高温、绝缘性能好等优点。
本文将探讨陶瓷材料的制备及其物理性能分析。
一、陶瓷材料的制备陶瓷材料的制备主要包括原料选择、制备工艺和烧结三个方面。
1.原料选择陶瓷材料中最主要成分是氧化物和非氧化物。
常见的氧化物有氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化钛等，非氧化物有陶瓷颗粒、碳纤维等。
选择合适的原料对于陶瓷的性能和质量大有影响。
2.制备工艺陶瓷的制备工艺主要包括粉体制备、成型和烧结三个过程。
粉体制备：将原料加工成所需要的细粉末。
成型：将粉末经过压缩成型后，注入具有硅的模具或注射成型。
烧结：通过高温处理，使成型体中的粉末颗粒结合成固体物质，从而获得高强度、高硬度的陶瓷制品。
3.烧结烧结一般分为两种方法：定向烧结和非定向烧结。
定向烧结是指将陶瓷制品放在离子束中烧结，以形成单晶结构，提高强度和均匀性。
非定向烧结是指将粉末形成的陶瓷坯体在大气中加热高温，从而将粉末颗粒烧结在一起。
二、陶瓷材料的物理性能陶瓷具有很多优良的物理性能，下面将逐一介绍。
1.硬度陶瓷的硬度非常高，常见的硬度测试方式是莫氏硬度测试。
氧化铝、碳化硼等陶瓷材料莫氏硬度均超过9。
2.抗压强度陶瓷的抗压强度也相对较高，常见的方法是用万能材料试验机进行测试。
氮化硼等高强度陶瓷抗压强度可以达到几千兆帕。
3.断裂韧性陶瓷的断裂韧性一般比较低，但有些特殊情况下如复合陶瓷材料能够达到很好的抗弯强度和断裂韧性。
4.绝缘性能陶瓷的绝缘性能优异，具有很好的耐电性和耐高温性。
过硬的氧化铝可用于制作高压绝缘子，HTCC（高温共烧陶瓷）可用于发动机火花塞和汽车排气传感器。
总之，陶瓷材料具有很高的热稳定性、硬度以及抗化学腐蚀的能力，因此被广泛应用于航空航天、电子领域、医疗器械、汽车制造、生物医学等领域。
陶瓷材料的制备工艺
陶瓷材料的制备工艺陶瓷是一种非金属材料，通常由粘土、瓷石和石英等原料经过加工而成。
其制备工艺可以分为原料处理、成型、干燥、烧结和表面处理等环节。
以下将详细介绍陶瓷材料的制备工艺。
一、原料处理陶瓷材料的制备首先需要对原料进行处理，确保其质量和性能满足生产要求。
原料主要有粘土、瓷石和石英等。
粘土是制备陶瓷的主要原料，其含水量要合适，过高过低都会影响成型和烧结的效果。
瓷石和石英主要用于增加陶瓷的硬度和耐磨性。
二、成型成型是将原料加工成所需形状的过程。
常见的成型方法有浇铸、注塑、压制和手工成型等。
浇铸和注塑是利用液态陶瓷浆料借助模具制作成型，可以批量生产。
压制是将湿陶瓷坯料经过压力机进行成型，适用于生产复杂形状的陶瓷制品。
手工成型则是通过手工捏塑、切割等方式进行成型，适用于少量生产和个性化需求。
三、干燥成型后的湿陶瓷坯料需要进行干燥处理。
干燥的目的是去除水分，防止成型品在烧结过程中产生裂纹。
常用的干燥方法有自然干燥和热风干燥。
自然干燥是将湿陶瓷坯料放置在通风良好的环境下，让其自然风干，时间较长。
热风干燥则是利用热风对湿陶瓷坯料进行加热和干燥，时间较短。
四、烧结烧结是将干燥后的陶瓷坯料进行高温处理，使其质地致密，获得所需的物理和化学性能。
烧结温度和时间根据所制备的陶瓷种类和要求而定。
常见的烧结设备有电窑、煤气窑和气体窑等。
在烧结过程中，陶瓷坯料会发生物理和化学变化，最终形成成品陶瓷材料。
五、表面处理表面处理是对烧结后的陶瓷进行修整和装饰。
修整是指对陶瓷表面进行打磨、抛光等处理，使其光滑平整。
装饰则是通过上釉、绘画等方式增加陶瓷的装饰性和艺术性。
上釉是将特殊材料涂在陶瓷表面，经过再次烧结，形成釉面的一种处理方法。
综上所述，陶瓷材料的制备工艺包括原料处理、成型、干燥、烧结和表面处理等环节。
通过合理的工艺流程，可以制备出质量良好、性能稳定的陶瓷制品。
陶瓷在日常生活、建筑、工业和艺术等领域都有广泛的应用，其制备工艺的优化和创新对于提升陶瓷制品的质量和价值具有重要意义。
复习思考题--陶瓷工艺学
第三篇陶瓷工艺学第一章绪论1 、传统陶瓷的概念与现代陶瓷的概念有何不同？答：（ 1 ）传统陶瓷：指以粘士和其它天然矿物为原料，经过粉碎、成型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品。
（ 2 ）现代陶瓷：指用陶瓷的生产方法制造生产的无机非金属固体材料和制品。
2 、陶瓷如何分类？答：（ 1 ）按用途来分：①传统陶瓷（普通陶瓷）、②特种陶瓷或新型陶瓷亦称精密陶瓷（ 2 ）按物理性能分：陶器、炻器、瓷器。
3 、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？答：吸水率相对密度陶器 3-15% 1.5-2.4炻器 1-3% 1.3-2.4瓷器＜1% 2.4-2.64 、陶瓷工艺学的内容是什么？答：由陶瓷原料到制成陶瓷制品的整个工艺过程中的技术及其基本原理。
5 、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？答：有原料选定（进厂）、配料、坯釉料制备、成型、干燥、施釉烧成等工序。
6 、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？答：陶器：内墙砖；炻器：建筑外墙砖；瓷器：卫生洁具、地砖。
第二章原料1 、陶瓷原料分哪几类？答：可塑性原料；熔剂类原料和瘠性类原料。
炻炻2 、粘土的定义如何？答：粘土是一种或多种呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合物。
3 、粘土是如何形成的？答：粘土主要是由铝硅酸盐类岩石，如长石、伟晶花岗岩等经过长期地质年代的自然风化作用或热液浊变作用而形成的。
长石转化为高岭石的反应大致如下：2[KAlSi 3 O 8 ]+H 2 CO 3 ------Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +4SiO 2 +K 2CO34 、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？答：按成因分类：（ 1 ）原生粘土。
又称一次粘土、残留粘土，它是由母岩风化后残留在原地形成的。
（ 2 ）次生粘土。
又称二次粘土、沉积粘土。
按耐火度分类：（ 1 ）耐火粘土。
其耐火度＞ 158 0 ℃。
（ 2 ）难熔粘土。
耐火度为 1350~ 158 0 ℃（ 3 ）易熔粘土。
高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法
法（实用版4篇）目录（篇1）1.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法概述2.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的性质和用途3.制备高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的方法4.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的应用前景正文（篇1）高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法是一种新型的压电陶瓷材料。
这种材料具有高压电应变常数d31和低压电电压常数g31，能够实现高灵敏度的压力和电信号转换。
这种材料在传感器、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：1.配料：按照一定的比例将原料配料，包括氧化铅、氧化硅、氧化铝等；2.球磨：将配料放入球磨机中，进行球磨；3.干燥：将球磨后的物料进行干燥；4.烧结：将干燥后的物料进行烧结，得到高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料。
非常广阔，可以应用于压力传感器、电子器件等领域。
目录（篇2）1.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法概述2.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的特性与应用3.制备高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的工艺方法4.高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法的优缺点5.总结正文（篇2）一、高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料及其制备方法概述压电陶瓷材料是一种具有压电效应的陶瓷材料，能够在外加电场的作用下产生机械变形，同时也能在机械作用力下产生电能。
高压电应变常数d31、低压电电压常数g31是两种常见的压电陶瓷材料。
它们具有优异的机电耦合性能，能够产生较大的机电响应，因此在超声电机、超声传感器、超声换能器等领域具有广泛的应用前景。
二、高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料的特性与应用高压电应变常数d31、低压电电压常数g31压电陶瓷材料具有良好的机电耦合性能，能够在外加电场的作用下产生机械变形，同时也能在机械作用力下产生电能。
第03章 多孔陶瓷材料
⑤ 比表面积高。
3.2.5 多孔陶瓷材料特性参数
一般可用下述三个参数来表征多孔陶瓷材 料特性：
① 气孔率； ② 平均孔径、最大孔径和孔道长度； ③ 渗透能力 (或者透过能力或通量)。 ④ 力学性能 。
3.1.3 浆料发泡法
发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物 质，通过化学反应等产生挥发性气体而产生泡沫，再 经干燥和烧成制得多孔陶瓷。
原理：在陶瓷浆料中产生分散的气相而发泡，
其中悬浮液一般由陶瓷材料、水、聚合物粘接剂、表
面活性剂和凝胶剂等组成。
发泡方式有机械发泡、注射气流发泡、放热反应 释放气泡、低熔点溶剂（氟里昂等）蒸发发泡、发泡剂 分散发泡等。
3.1.4 有机泡沫浸渍法
有机泡沫浸渍法是1963 年由美国Schwartz walder 等发明的，其原理是利用有机泡沫特殊的三维开孔网状 骨架结构做模板，将陶瓷浆料均匀涂覆在其表面形成涂 层，干燥后烧掉有机泡沫，从而获得具有有机泡沫一次 反型结构的多孔陶瓷。
常用的有机泡沫材料一般是通过发泡工艺制作的聚合 海绵，具有三维开孔的网状结构以及一定的强度和亲水性 能，材质通常为聚氨酯、聚氯乙烯、纤维素等。
P--使流体通过毛细管所需之压力;
--流体的材料的浸润角。
一般认为，多孔材料用于液体过滤时，被 滤阻的粒子尺寸为最大孔径的1/10；
多孔材料用于气体过滤时，被滤阻的粒子 尺寸为最大孔径的1/20。
多孔陶瓷的孔道形状复杂而无规则，因此 毛细管的实际长度大于材料的厚度，两者之比 称为扭曲度，用符号表示。
3.1.5 挤压成型法
先驱体转化陶瓷基复合材料的工艺
放丝
导轮
摆线机构
收丝
脱胶炉
超声分散室
浆料槽 浆料 图 3.2 缠绕法制备无纬布的工艺过程
2
无纬布叠层
热模压
复合材料素坯
图 3.3 热模压示意图
3.1.1.2 二维纤维预制件的制备 首先将先驱体溶解于一定量的溶剂中，加入适量的交联剂，再将一定量的填料分批 加入溶液中，超声分散一定时间使其混合均匀。将碳纤维布裁剪成一定形状，铺入模具 中，边铺排碳纤维布边均匀、适量地涂刷浆料，经过合模、模压、交联、裂解和脱模过 程得到二维纤维预制件。如图 3.4 所示。二维预制件制备工艺简单，成本较低。但其制备 的复合材料相当于层压复合材料，其层间和横向性能弱，通过在 Z 方向上增加纤维穿刺，可 改善复合材料的性能。
3.2.1 先驱体浸渍机理
先驱体对碳纤维的浸渍过程是 PIP 法制备陶瓷基复合材料至关重要的环节之一。 它是纤 维-基体界面形成的基础，决定着材料的致密化进程，极大地影响着材料的力学性能。
Hale Waihona Puke 无纬布叠层热模压复合材料素坯
图3.4 二维纤维预制件制备的示意图
3.1.1.3 三维纤维预制件的制备 纤维整体编织复合材料较传统的层压复合材料在性能和工艺方法上具有突出的特点。首 先，整体编织复合材料的增强纤维在空间是多向分布，使得复合材料的性能在空间上趋于均 匀化，从而有效地克服了层压复合材料层间和横向性能弱的特点，其次，可以采用各种整体 编织坚实将纤维编织成所要求的异形整体织物作为增强体，甚至可以按零件的形状和尺寸精 确编织预成型体。 目前已形成了三维编织（Braiding） 、机织（weaving） 、针织（knitting）和缝织 （stitching）等多种立体织物成型工艺。在立体织物应用领域不断增加，新结构织物不断 涌现的今天， 各种立体织物的结构与性能之间的关系便成为应用研究的重要前沿课题。 图3.5 为多种三维编织结构的仿真图。图3.6为三维四向编织的应用构件编织体。
高性能陶瓷材料制备工艺的新技术与新方法
高性能陶瓷材料制备工艺的新技术与新方法随着科技的进步和工业的发展，高性能陶瓷材料在各个领域得到了广泛应用。
传统的陶瓷材料存在着制备过程复杂、成本高、尺寸难控制等问题，因此，研发新技术和新方法是提高陶瓷材料制备工艺性能的关键。
首先，化学合成法是一种制备高性能陶瓷材料的重要方法。
传统的制备工艺通常采用高温烧结方法，存在能耗高、设备复杂等问题。
而化学合成法通过溶液中的化学反应进行材料合成，可以在低温下制备出高纯度、均匀分散的纳米颗粒。
这种方法相对简单且能耗低，有利于提高陶瓷材料的性能，并且可以实现针对性的控制材料的形貌和尺寸。
例如，溶胶-凝胶法是一种常用的化学合成方法，通过水解和缩聚反应制备出陶瓷材料的前驱体，并通过热处理转化为陶瓷材料。
此外，溶胶凝胶法还可以控制前驱体的成分和结构，获取不同性能的陶瓷材料。
其次，电场辅助法是一种新兴的制备高性能陶瓷材料的技术。
这种方法是通过外加电场影响材料的结晶过程，实现陶瓷材料晶粒的定向排列和尺寸的控制。
通过电场辅助法可以制备出具有优异力学性能、高介电性能和磁性功能的陶瓷材料。
例如，电场辅助烧结法是一种通过应用外加电场促进陶瓷材料的烧结过程，实现晶粒的定向排列和尺寸的控制。
这种方法可以提高材料的致密度和力学性能，并且制备出具有优异的导热性能和磁性能的材料。
此外，激光选择性烧结技术是一种非常有前景的高性能陶瓷材料制备方法。
该方法利用激光束对材料进行选择性烧结，实现二维和三维结构的精确控制。
激光选择性烧结技术具有制备复杂形状和高精度材料的优势，特别适用于制备微纳米尺度的陶瓷材料。
例如，通过激光选择性烧结技术可以制备出具有高光学透明性和低热膨胀系数的陶瓷材料，这在光电子领域有重要应用。
综上所述，化学合成法、电场辅助法和激光选择性烧结技术是近年来发展起来的新技术和新方法，可以有效地提高高性能陶瓷材料的制备工艺。
这些方法具有制备过程简单、能耗低、成本较低和材料性能优越的特点，为高性能陶瓷材料的发展开辟了新的途径。
现代陶瓷材料及其先进制备技术
现代陶瓷的先进制备方法
机理
(NH4)2S2O8
. 2 NH4+ + 2 SO4-
.SO4 + H2C CH
CO NH2
. SO4CH2 CH
CO NH2
H2C CH CO NH2
. SO4CH2 CH + (n+1) H2C CH
CO
CO
NH2
NH2
. SO4CH2 CH [ CH2 CH]nCH2 CH
高强、超硬、耐高温等
功能陶瓷（发挥其物力性能）
电容器介质陶瓷、压电陶瓷、 敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物 陶瓷、超导陶瓷、陶瓷基功 能复合材料
陶瓷 材料金属材料
材料
无机非金属材料 有机材料
复合材料
陶瓷材料的发展历程
玻璃 陶瓷 水泥 耐火材料 其他无机矿物材料
陶瓷材料的发展历程
➢ 品种
传统陶瓷
现代材料
➢ 原料
Al2O3 、ZrO2等 • 复合氧化物陶瓷
莫来石（3Al2O3•2SiO2） 尖晶石（Mgl2O4） 硅酸盐（ZrSiO4、CaSiO3） BaTiO3、CaTiO3等
现代陶瓷材料的分类
➢ 碳化物陶瓷 SiC、WC、B4C、TiC
➢ 氮化物陶瓷 Si3N4、TiN、BN、TiC
➢ 硼化物陶瓷 TiB2、ZrB2
➢功能陶瓷：
用作功能材料，制造功能器件，主要使用其物理性能。 （电、磁、声、光、热及生物性能）
现代陶瓷材料的特点
基本结构特点 金属材料： 金属键 无方向性 陶瓷材料： 离子键、共价键 很强的方向性及结合强度
现代陶瓷材料的特点
基本性能特点 金属材料—良好的塑性 陶瓷材料： 1）高硬度—优异的耐磨性 2）高强度—优良的机械性能 3）高熔点—杰出的耐热性 4）高化学稳定性—良好的耐腐蚀性
陶瓷材料制备工艺的微观结构与性能调控
陶瓷材料制备工艺的微观结构与性能调控陶瓷材料是一种非金属材料，其制备工艺对其微观结构和性能的调控至关重要。
陶瓷材料的制备工艺通常包括原料选择、混合、成型、烧结等步骤。
首先，原料的选择对陶瓷材料的微观结构和性能有着重要影响。
陶瓷常用的原料包括粘土、石英、长石等。
不同的原料含有不同的矿物组成和颗粒大小，这些原料在制备过程中会发生物理和化学变化，影响最终制品的化学组成和物理性能。
因此，在选择原料时需要考虑其化学和物理特性，以确保所得到的陶瓷材料具有良好的性能。
其次，混合是制备陶瓷材料的重要步骤之一。
混合的目的是将原料中的颗粒均匀地分散在整个混合物中，以保证最终制品的均一性。
混合过程可以通过干法或湿法进行。
在干法混合过程中，原料通常通过机械力和重力的作用进行混合。
而湿法混合则通常需要添加一定比例的溶剂，以增加原料的流动性。
混合过程中的温度、压力和时间等因素也会影响混合效果。
混合的好坏将决定制备过程中陶瓷材料的颗粒分布和均一性。
接下来，成型是将混合好的原料通过模具制成所需形状的过程。
常见的成型方法包括挤出、注塑和压制等。
在成型过程中，原料经过一系列的力学和物理变化，形成所需的形状和结构。
成型过程中的温度、压力和速度等因素会对成型效果产生影响，需要进行恰当的控制。
同时，成型后材料还需要进行干燥以去除水分，以避免在后续的烧结过程中出现裂纹或变形。
最后，烧结是制备陶瓷材料的关键步骤之一，也是决定其微观结构和性能的重要环节。
烧结是将成型后的材料通过高温和压力处理，使其形成致密的结构并提高材料的力学性能和化学稳定性。
在烧结过程中，原料颗粒会发生颗粒间的交互作用，形成致密的结构。
烧结温度和时间等参数对烧结效果和陶瓷材料的性能有着重要影响，需要精确控制。
总之，陶瓷材料的制备工艺对其微观结构和性能的调控至关重要。
通过合适的原料选择、混合、成型和烧结等步骤，可以得到具有优异性能的陶瓷材料。
同时，制备过程中的工艺参数的精确控制也是确保最终产品质量的关键。
一种发泡陶瓷及其制备方法6篇
一种发泡陶瓷及其制备方法6篇第1篇示例：一种发泡陶瓷是一种轻质陶瓷材料，具有良好的绝热性能和抗压性能，广泛应用于建筑材料、航空航天、汽车制造等领域。
本文将介绍一种发泡陶瓷的制备方法，包括原料选择、工艺流程和应用领域等方面。
一种发泡陶瓷的制备方法主要包括以下几个步骤：原料的选择、制备发泡陶瓷的浆料、模具充填和烧结等。
首先是原料的选择，发泡陶瓷的主要原料是氧化铝、硅酸盐等无机物质，其中氧化铝粉末作为主要原料，经过细磨、筛分等处理后，能够保证陶瓷表面的光滑度和充分燃烧。
硅酸盐则是作为发泡陶瓷的助燃剂，可以提高陶瓷的孔隙率，增强发泡效果。
还需要添加一定比例的粘结剂和发泡剂，以保证发泡陶瓷具有足够的强度和孔隙率。
制备发泡陶瓷的浆料是制备发泡陶瓷材料的关键步骤之一。
将氧化铝粉末、硅酸盐、粘结剂、发泡剂等原料按一定的配方比例混合均匀，再加入适量的水进行搅拌，制备成浆状物料。
制备好的浆料应具有一定的粘度和流动性，以便于后续的模具充填和成型。
模具充填是制备发泡陶瓷的关键步骤之一。
将制备好的浆料倒入预先设计好的模具中，利用振动台或气压的方式使浆料充分密实，保证发泡陶瓷的密度和均匀性。
在模具充填过程中，需注意避免出现气泡和裂纹，以保证发泡陶瓷材料的质量和性能。
烧结是制备发泡陶瓷的最后一道工艺流程。
将充填好的模具放入烧结炉中进行高温烧结，使得发泡陶瓷材料内部的助燃剂和粘结剂燃烧膨胀，形成一定的孔隙结构，从而达到发泡的效果。
烧结的温度和时间要根据实际情况进行调整，以保证发泡陶瓷的物理性能和化学性能。
一种发泡陶瓷具有很多优良的性能，广泛应用于建筑材料、航空航天、汽车制造等领域。
在建筑材料领域，发泡陶瓷主要用于保温隔热、装饰材料等方面，可以有效减少建筑材料的重量，提高建筑物的保温性能。
在航空航天领域，发泡陶瓷主要用于制备航天器的隔热板、导热板等部件，可以有效减轻航天器的重量，提高航天器的热保护性能。
在汽车制造领域，发泡陶瓷主要用于汽车排气管、发动机隔热板等部件，可以有效减少汽车的燃料消耗，提高汽车的动力性能。
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粘土矿物－高岭石
钾长石
石英
氧化锆陶瓷
A超声波雾化器用 压电陶瓷晶片
金属陶瓷阀门
这些氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等的生产过程基本上 还是原料处理、成形、烧结这种传统的陶瓷生产方法，但原料 已不再使用或很少使用粘土等传统陶瓷原料，而已扩大到化工原 料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料，组成范围也 延伸到无机非金属材料的范围中，并且出现了许多新的工艺。
(3)气相法
CVD方法原理及气象沉淀产物示意图
四、配料及成型的原理与工艺
配料：方法两种
(1)已知化学计量的配料计算 (2)根据化学成分的配料计算
混料：方法两种 干混和湿混 注意加料程序和混料磨介的使用
塑化 就是指利用塑化剂，使原料坯料具有可 塑性，而可塑性是指坯料在外力的作用下发 生无裂纹的变形。塑化剂一般有两类：一类 是无机塑化剂、另一类是有机塑化剂。 造粒 就是在较细的原料中加入塑化剂，制成 粒度较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性 较好的粒子。造粒方法可以分为一般造粒法、 加压造粒法、喷雾造粒法、冷冻干燥法等。
气流粉碎：
扁平式气流粉碎机
管道式气流粉碎机
合成法
（1）固相法 1.烧结法： A(S)+B(S)→C(S)十D(G) 2.热分解反应基本形式(S代表固相，G代表气相)： Sl→S2十G1 3.化合反应法：A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 4.氧化还原法或还原碳化、还原氮化 如：3SiO2+6C+2N2 → Si3N4+6CO （2）液相法 盐溶液→盐晶体或氢氧化物→粉末 A.化学共沉淀法 B.溶胶凝胶法 C.喷雾热分解法
新型陶瓷原料（氧化物原料，碳化物类原料，氮化物原料）
1.粘土类原料 粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。 粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石 等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也 称水云母）等等。
高岭石
叶腊石
伊利石
2.石英类原料 二氧化硅（SiO2）在地壳中的丰度约为60％。含SiO2的矿
高温等静压工艺设备系统简图
放电等离子体烧结
烧结系统大致由四个部分组成：真空烧结腔（图中6），加压系统（图 中3），测温系统（图中7）和控制反馈系统。图中1示意石墨模具，2代表 用于电流传导的石墨板，4是石墨模具中的压头，5是烧结样品。
微波烧结
微波烧结系统
微波烧结陶瓷装置示意图
（三）烧结设备 1.间歇式窑炉
成型
陶瓷粉体、坯料进一步加工成坯体的这一过程 称为成形。 1.干压成形
干净压成型示意图
1.粉体造粒；2.模具充填；3.单轴向加压；4.脱模
2.等静压成型
等静压成型系统构造图
3.热压铸成型 4. 塑性成形
棒(a)和管材(b)的挤制成形示意图
5.流延法成型
(a)刮刀工艺
(b)带式浅注工艺 流延法成型示意图
按其功能新颖性可分为电炉、高温倒焰窑、 梭式窑和钟罩窑。
高温倒焰窑结构示意图
梭式窑结构示意图
2.连续式窑
连续式窑炉按制品的输送方式可分为隧道窑、
高温推板窑和辊道窑。
高温隧道窑
六、陶瓷烧结后处理加工
常见的后续加工处理方式主要有表面施釉、 机械加工及表面表面金属化。 施釉
(1)提高瓷件的机械强度与耐热冲击性能； (2)防止工件表面的低压放电； (3)使瓷件的防潮功能提高。
第三篇 陶瓷材料及其制备工艺
一、概述 二、陶瓷原料
三、粉体的制备
四、配料及成形的原理与工艺 五、烧结原理与工艺 六、陶瓷烧结后处理与加工
陶瓷的制备工艺过程：
粉末制备
坯料制备
成形
干燥
烧结
后处理
成品
热压或热等静压烧结
一、概述
1. 陶瓷的概念
传统上，“陶瓷”是指所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料 经过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而制成的各种制品。
传统陶瓷包括常见的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、电瓷等。
广义上， “陶瓷”是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。
日用陶瓷－餐具
建筑陶瓷－地砖
电瓷
传统陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、
长石、石英等)，所以传统陶瓷可归属于硅酸盐类材料和制品。
因此，陶瓷工业可与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业 同属“硅酸盐工业”的范畴。
帮助理解
常压烧结：常压 热压烧结：加压 热等静压烧结：高温恒压 气氛烧结：防氧化、加气 反应烧结：加入气相或者液相以 获得一 定强度和精度
６）爆炸烧结
热压烧结
2.热压烧结 包括 热压烧 （在１０～ 重排与致密 设备与模具 的烧制。 热等 复杂制品生 轴承、反射 亦可采用此 优点：压 缩 小 密
热等静压烧结
机械加工
可以使陶瓷制品适应尺寸公差的要求，也可以改 善陶瓷制品表面的光洁度或去除表面的缺陷。方法 有磨削、激光和超声波加工等。
金属化 为了满足电性能的需要或实现陶瓷与金属的封 接，需要在陶瓷表面牢固地镀上一层金属薄膜，常 見的陶瓷金属化方法有被银法、电镀法等。陶瓷与 金属的封接形式包括玻璃釉封接、金属焊接封接、 活化金层封接、激光焊接、固相封接等。
物种类很多，部分以硅酸盐化合物的状态存在，构成各种矿
物、岩石。另一部分则以独立状态存在，成为单独的矿物实 体，其中结晶态二氧化硅统称为石英。 a.水晶 b.脉石英
c.砂岩
d.石英岩 e.石英砂
石英 水晶
3.长石类原料 长石是陶瓷生产中的主要熔剂性原料，一般用作坯料、釉 料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是日用陶瓷的三大原 料之一。自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由以下四种 长石组合而成： 钠长石(Ab) 钾长石(Or) 钙长石(An) 钡长石(Cn) Na[AlSi3O8]或Na2O· Al2O3· 6SiO2 K[AlSi3O8]或K2O· Al2O3· 6SiO2 Ca[Al2Si2O8]或Ca O· Al2O3· 2SiO2 Ba[Al2Si2O8]或BaO· Al2O3· 2SiO2
耐用及一系列优良性质的材料，在建筑、电力、电子、化学、冶金
工业等，甚至农业和农产品加工中都大量应用。 最后，随着现代科学技术的飞速发展，使得具有优良性能的特 种陶瓷得到了广泛应用。
二、陶瓷原料
粘土类原料 石英类原料 长石类原料 其他矿物原料
（瓷石，叶腊石，高铝质矿物原料， 碱土硅酸盐类原料，碳酸盐类）
Tm A
陶瓷的烧结B T3 T2 T1
(1)低温阶段（室温至 300℃左右） (2)中温阶段（亦称分解 氧化阶段，300 至950C） (3)高温阶段（950C至烧 成温度） (4)保温阶段 (5)冷却阶段
烧结过程示意相图
（二）几种常用烧结方法
１）热压烧结 ２）热等静压 ３）放电等离子体烧结 ４）微波烧结 ５）反应烧结
2. 陶瓷的分类 (1) 按陶瓷概念和用途来分类：
陶瓷
普通陶瓷
特种陶瓷
日用陶瓷 (包括艺术 陈列陶瓷)
建筑卫 生陶瓷
化工陶瓷
化学瓷
电瓷 及其它 结构陶瓷 功能陶瓷 工业用陶瓷
结构陶瓷主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热
冲击、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷
材料；
不同形状的特种结构陶瓷件
功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学
五、烧结原理与工艺
(一) 概念
烧结是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减 小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。
陶瓷烧结示意图
(a)颗粒间的松散接触；(b)颗粒间形成颈部； (c)晶界向小晶粒方向移动并逐渐消失，晶粒逐渐长大； (d)颗粒互相堆积形成多晶聚合体
(一) 概念
陶瓷的烧结类型可以分 固相烧结、液相烧结。
三、粉体的制备
粉体制备方法：
粉碎法：机械粉碎，气流粉碎；杂质多，1μm以 上； 合成法：固相法、液相法和气相法；纯度、粒度 可控，均匀性好，颗粒微细。
粉碎法
机械粉碎法：
冲击式粉碎、球磨粉碎 行星式研磨、振动粉碎等
1-动锥2-定锥 3-破碎后的物料4-破碎腔
1-电动机2-离合器操纵杆3-减速器4-摩擦离合器5-大齿圈6-筒身7-加料口 8-端盖9-旋塞阀10-卸料管11-主轴头12-轴承座13-机座14-衬板；15-研磨
功能等陶瓷制品和材料，此外还有核能陶瓷和其它功能
材料等。
电子绝缘件
氧化锆陶瓷光学导管
4. 陶瓷在现代化建设中的作用
首先，陶瓷是人民日常生活中听不可缺少的日用品，几千年来 一直是人类用以生活的主要餐具、茶具和容器。
其次，陶瓷又是制造美术陈设器皿的最耐久最富于装饰性的材
料，在我国外贸中占有一定的地位。 再次，陶瓷又是一个原料来源丰富，传统技艺悠久，具有坚硬、