材料导论第五章陶瓷成型

成分
纯碱
石灰石 高 温 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2
Hale Waihona Puke Baidu
石英
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
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几种玻璃的特性和用途
种类
普通玻璃 石英玻璃
光学玻璃
玻璃纤维
钢化玻璃
特性
用途
再高温下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
膨胀系数小，耐酸碱， 化学仪器，高压水银灯，紫
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碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持 在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐 辐射性。 制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
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第二节 功能陶瓷
铁电陶瓷
有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用 下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发 极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁 电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸 铝等。
铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于 制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。
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氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨 性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学 稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶 液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝 缘性能。 用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电 偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。
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氧化锆陶瓷
➢ 晶体结构 m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
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➢ 性能与应用
1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高 温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、 喷嘴、阀心、密封器件等： 2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、 剪刀、高尔夫球棍头等。 3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料 电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
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半导体陶瓷
导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要 有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘 干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻 风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。
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第三节 陶瓷耐火材料
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结 ➢ 性能与应 用：
1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹 的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承， 人造宝石；
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3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶 保护套等； 5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
强度大，滤光
外灯，光导纤维，压电晶体
等
透光性能好，有折光 和色散性
眼镜片，照相机，显微镜， 望远镜用凸凹透镜等光学仪 器
耐腐蚀，不怕烧，不 太空飞行员的衣服，玻璃钢 导电，不吸水，隔热， 等 吸声，防蛀虫
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻材，料导抗论第震五章裂陶瓷成型汽车，火车窗玻璃等
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按原料分类
普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
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氧化铝陶瓷
Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。
➢ 晶体结构
第五章 陶瓷材料（一）
第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃
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第一节 结构陶瓷
陶瓷的分类
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
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压电陶瓷
铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛 酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。
压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。 如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件 等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为 机械能的元件称为换能器。
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氧化锆固体电解质陶瓷
ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散 的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主 要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。
生物陶瓷
氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相 容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体 中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。
氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种： α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定， 在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定 性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
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➢ 制备方法：
陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温 强度、体密度、孔隙率等。
➢ 分类 酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）
碱性耐火材料（如MgO、CaO等）
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第四节 玻 璃
玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，
称为玻璃态物质。
主 要 反应 原 料 条件
玻璃窑中发生的主要反应