知识点整理

特种陶瓷的制备工艺
粉体制备→原料处理→成型→烧结→加工→制品
原料特点：纯度高、颗粒细小；只加入很少甚至完全不见加入助熔剂与提高可塑性的添加剂；原料由人工合成。
一、制备粉体方法：粉碎法和合成法。合成法包括固相法、液相法和气相法。
（1）粉碎法：机械磨细，高效气流磨机。
（2）固相法：①化合反应法；②热分解反应法；③氧化物还原法；④直接固态反应法；
4.空间科学技术空间技术用材料
5.生态环境科学技术环保材料
新材料技术群体性突破
1.纳米材料是前沿技术中的前瞻性和带动性领域之一。
2.电子信息材料发展迅速（光电子材料）。
3.新型功能材料及其应用技术面临新的突破（超导材料、智能材料）。
4.新型结构材料发展前景乐观（高温合金、金属基复合材料）。
材料的应用应考虑：
2逐步聚合反应是由单体所带两种不同官能团之间发生化学反应而进行的。
高分子的结构：
高分子的结构包括高分子链的结构和聚集态的结构。
高分子链的结构包括分子链的近程结构和远程结构。
一、大分子链的进程结构
大分子链的进程结构又称为聚合物的一次结构，包括大分子链结构单元的化学组成、连接方式、空间构型、序列结构以及大分子链的几何形状。
（3）液相法：①沉淀法；②溶胶-凝胶法；③水热法；
（4）气相法：①蒸发-凝聚法；②化学气相反应法。
二、成型：模压成型、注浆成型、冷等静压法、注射成型、轧膜成型。
三、烧结：（1）普通烧结：传统陶瓷大多在隧道窑中进行，特种陶瓷大多在电炉中进行；常常添加一些烧结助剂以降低烧结温度，尽可能降低粉末粒度也是重要措施之一，因为粉末越细，表面能越高，烧结越容易；
三、微波介质陶瓷四、压电陶瓷
应用：移动电话、军事雷达应用：蜂鸣器、点火器、滤波器
全球卫星定位系统电视、通信设备、水声与雷达
五、热释电陶瓷
应用：自动开关和报警装置
高分子材料
特点:原料丰富、合成容易、用途广泛
在材料领域地位日益突出，增长最快。
高分子化工工业：石油化工工业；
高分子加工工业：轻工业。
高分子合成技术方向：
历史学家通常根据人类所使用材料的种类将时代划分为石器时代、青铜器时代、铁器时代，以及当今的人工合成材料新时代。
纵观历史可知，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到了一个新的水平。
两次工业革命都是以新材料的发明和应用为基础和先导。
18世纪ห้องสมุดไป่ตู้一次工业革命，制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。
（1）玻璃的原料：分为主要原料和辅助原料；
主要原料：①硅质原料②氧化钠③氧化镁④氧化铝⑤氧化钙；
辅助原料：①澄清剂②着色剂③脱色剂④助熔剂⑤氧化与还原剂。
（2）原料的加工处理：原料经破碎、粉碎、过筛使其成为一定大小的颗粒，然后称量、混合制成配合料；
（3）玻璃的熔制：将配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、符合成型要求的玻璃液的过程。可分为：
研究方向与重点：
1.加强基础技术研究，例如粉末制备技术、烧结机理；
2.陶瓷与陶瓷或陶瓷与其他材料的复合；
3.纤维化是研究隔热材料，复合增强材料的重要基础；
4.超导陶瓷的研究；
5.非氮化物陶瓷中陶瓷发动机的研究；
6.生物陶瓷的开发研究。
结构陶瓷
氧化物陶瓷（Al O、ZrO）
氮化物陶瓷（Si N、赛龙陶瓷、AlN、BN）
发展趋势：
1.微型化（薄片化）和高速度化；
2.发展传感器和多孔瓷；
3.重视复合技术；
4.进入智能化阶段。
一、电绝缘陶瓷二、电容器陶瓷
1.体积电阻率高；1.体积电阻率高；
2.介电常数小；2.介电常数大；
3.介电强度大；3.介电强度大；
4.介电损耗小；4.介电损耗小；
5.稳定性好。5.稳定性好。
应用：Al O用于集成电路基板材料应用：计算机、电视、通信设备
键长越长，柔顺型越大；取代基极性越强，体积越大，柔顺性越小。
三、聚集态结构
聚合物聚集态结构又称为三次结构，是指在分子间力作用下，大分子相互聚集在一起所形成的组织结构，取决于大分子的化学组成、立体结构和分子形态。
（1）非晶态结构：包括玻璃态、高弹态（橡胶态）、黏流态（熔融态）；
（2）晶态结构：与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有不完善、无确定熔点、结晶速度较慢的特点；
陶瓷的显微结构
三种不同相：晶相、玻璃相、气相。
普通陶瓷由于化学组成复杂，显微结构不够均匀，多气孔；而特种陶瓷化学组成简单，显微结构均匀且细密，气相和玻璃相较少。
晶相是陶瓷材料中最主要的组成相。由原料带入或玻璃相析晶形成，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。
1.高强度的可用于燃气涡轮机发动机的叶片等；
2.耐磨性优良的用途广泛，目前主要用于切削刀具、轴承等；
3.耐热性优良的可用于超高温材料用于原子能有关的高温结构材料；
4.隔热性优良的可用于高温隔热材料，用于高温反应容器、核反应堆等；
5.导热性优良的可用于大规模集成电路电子器件的散热片；
6.生物陶瓷方面用于人工牙齿、人工骨等。
（2）坯料制备：原料经配料和加工后成为坯料。制成可塑料、注浆料和压制粉料。
（3）成型：将坯料加工成为一定形状和尺寸的半成品。成型方法：①压制成型：采用机械压力；②注浆成型：注入多孔模型中；③可塑成型。
（4）生坯的干燥：使含水物料中液体水汽化而排除水分的过程称为生坯的干燥。
（5）烧成：陶瓷工艺的最终目的是制成有足够机械强度的制品。经过成型和干燥过程后，生坯中颗粒之间只有很小的附着力，因而强度相当低，为了使颗粒相互结合使坯体形成较高的强度，只有在无液相或有液相的烧成温度下才能实现。烧成也称烧结。
玻璃的结构：
（1）晶子学说：玻璃结构中存在微晶体，晶子与晶子之间由无定形中间层隔离，从晶子部分到无定形的中间层部分是连续过渡的，二者之间并无明显界限。
（2）无规则网络学说：三维无规则的空间构造来解释玻璃结构，即玻璃结构与晶体类似，都具有三维连续网架形式，网络中一个氧原子最多同两个形成网络的正离子M相连接，正离子在多面体的中央，多面体通过顶角上的公共氧形成“氧桥”相连而形成三维连续网架。但网架不像晶体那样有序，而是完全无序的。
发展原因：
1.国际军事工业竞争激烈，航空航天需要；
2.新技术促进新材料发展；
3.不可再生资源越用越少，开发与节约资源成当务之急。
发展趋势：
1.单向陶瓷向多相复合陶瓷发展；
2.微米陶瓷向纳米陶瓷发展；
3.由经验式研究向材料设计方向发展。
功能陶瓷
用于行业：计算机、通信、电视、广播、空间技术、自动化、汽车及医疗等
玻璃相是一种低熔点的非晶态固体。在高温烧成或使用过程中，由于化学反应或熔融冷却形成。作用：①填充晶粒间隙，黏结晶粒，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。但玻璃相的机械强度比晶相低，在较低温度下即开始软化，降低了材料在高温时的使用性能。
气相又称气孔，在工艺过程中形成并保留下来。材料的许多性质与气孔的含量、形状、分布有密切的关系。
普通陶瓷的制备工艺
原料选择→坯料制备→成型→干燥→烧成→制品
（1）原料选择：普通陶瓷中主要原料为石英、黏土、长石。石英为耐高温的骨架成分，赋予制品高的强度、耐热耐蚀等特性；黏土具有独特的可塑性与结合性，调水后成为软泥，能塑造成型，烧后变得坚硬致密；长石作为助熔剂能熔解一部分黏土分解物及部分石英，促进成瓷反应的进行，并降低烧成温度。
（2）热压烧结：烧结机理由扩散为主变为塑性流动为主，从而可以在较低温度下进行烧结，且得到的烧结体组织致密，气孔率低；
（3）热等静压烧结：可以降低烧结温度，提高材料性能。
此外，还有反应烧结、液相烧结、自蔓延高温合成烧结。
玻璃态特点：①介稳性；②各向同性；③物理化学性质变化的可逆性；④性质随成分变化的连续性和渐变性。
1.综合利用原料，节约能源、资源；
2.发展聚合新技术，进入分子设计阶段，合成出预定结构的聚合物；
3.简化工艺，实现自动化；
4.降低成本；
高分子成型加工工方向：
1.反应性加工实现材料预期结构；
2.高效、清洁的加工新方法；
3.回收利用技术、
4.聚合物纳米材料的制备和加工。
实施高分子材料绿色工程，解决白色污染；开发可回收再利用、可降解的高分子材料。
碳化物陶瓷（SiC）
硼化物陶瓷
应用：1.机械方面：耐磨部件、切削刀具等；
2.耐热方面：高温耐热部件、发动机等；
3.化学生物方面：耐腐蚀部件、人造骨头等。
Al O：机械部件、切削刀具、人造骨（高强、高硬、耐磨损）
发动机的火花塞、高温炉的结构件、化工管道（高强、耐高温、耐腐蚀）
ZrO：陶瓷发动机中汽缸内壁、活塞。
材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料、信息和能源被誉为当代文明的“三大支柱”。
材料科学的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命。加速社会发展进程，推动人类物质文明前进。
人类文明的发展史就是材料的发展史，材料的发展史就是人类文明的发展史。
聚合物分子量具有两个特点：①比低分子大几个数量级；②具有多分散性。
聚合物的构象是由单键的内旋转而引起的分子在空间上表现的不同形态。
由于分子的内旋转，在自然状态下，聚合物以卷曲状态存在，此时相应的构象数最多，在外力作用下，大分子链可以伸展开始，构象数减小，当外力去除后，大分子链又恢复到原来的卷曲状态，这就是高聚物呈现柔顺型的内在原因。
不均匀的玻璃液对制品的产量和质量有着重大影响。
5冷却：玻璃熔制的最后阶段，目的是将玻璃液的黏度增加到成型制品所需的范围内。
（4）玻璃的成型：热成型和冷成型。