结构陶瓷
结构陶瓷
按功能，材料分为结构材料和功能材料两大类。 按功能，材料分为结构材料和功能材料两大类。 结构材料 两大类 一种材料主要利用其力学功能时 一种材料主要利用其力学功能时，这种材料被称为 力学功能 结构材料。 结构材料。 如果主要利用其非力学性能时，则被称为功能材料。 如果主要利用其非力学性能时 则被称为功能材料。 非力学性能 力学性能通常指强度、塑性、韧性、蠕变、弹性、硬度等 力学性能通常指强度、塑性、韧性、蠕变、弹性、硬度等； 强度 而非力学性能主要指声 而非力学性能主要指声、电、光、磁、热和化学等。 热和化学等
3. 1. 2 氧 化 锆 陶 瓷
氧化锆陶瓷是新近发展起来的仅次于氧化铝陶瓷的一种很 重要的结构陶瓷。由于它的一些良好的性能 如它的断裂韧性高 重要的结构陶瓷。由于它的一些良好的性能(如它的断裂韧性高 于氧化铝陶瓷)，因而越来越受到人们的重视。 于氧化铝陶瓷 ，因而越来越受到人们的重视。 在自然界，含锆的矿石，主要有两种，即斜锆石 在自然界，含锆的矿石，主要有两种，即斜锆石(ZrO2)和 和 锆英石(ZrO2·SiO2)。工业氧化锆主要是由含锆矿石提炼出来的。 锆英石 。工业氧化锆主要是由含锆矿石提炼出来的。 高纯ZrO2为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色。 为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色。 高纯 ZrO
二、氧化铝粉末的制备
氧化铝在地壳中藏量丰富，约占地壳总质量的 氧化铝在地壳中藏量丰富，约占地壳总质量的25%，价 ， 格低廉，性能优良。地壳中的 是以铝土矿的形式存在， 格低廉，性能优良。地壳中的Al2O3是以铝土矿的形式存在， 即一水铝石和三水铝石的形式存在，其中含有 即一水铝石和三水铝石的形式存在，其中含有SiO2、Fe2O3、 TiO2等杂质。 等杂质。 拜尔（ 拜尔（Bayer）法 ） 是工业生产Al 是工业生产 2O3 的主要方法。 的主要方法。
结构陶瓷生产工艺
结构陶瓷生产工艺结构陶瓷指的是具有特殊结构和性能的陶瓷材料，用于满足特定工程和技术要求。
结构陶瓷生产工艺包括原料配制、成型、烧成和加工等步骤。
首先，原料的配制是结构陶瓷生产的第一步。
根据需要的陶瓷材料的成分和性能要求，选用合适的原料进行配比。
通常情况下，原料包括粉体和添加剂两部分。
粉体是主要的成分，可以是氧化铝、碳化硅等；添加剂用于改善粉体的流动性和成型性能。
成型是制作结构陶瓷的关键工序之一。
成型方法包括压制、注塑、注浆和挤压等。
压制方法是将颗粒状的陶瓷粉体放入模具中，经过压力的作用使其获得所需形状。
注塑方法是将陶瓷粉体与有机成分（如塑料）混合，加热得到可塑性的混合物，然后通过注射机注入模具中，待成型后再进行烧结。
注浆方法是将陶瓷粉体与水混合，得到可流动的泥浆，然后将泥浆注入模具中，在模具中形成结构陶瓷的绿坯。
挤压方法是将混合好的粉体放在挤出机中，通过机械作用在模具中挤出成型。
烧成是结构陶瓷生产的重要环节。
根据陶瓷的成分和要求，选择适当的烧成温度和工艺参数。
烧成过程中，陶瓷材料在高温下发生化学反应和结晶，从而形成致密的陶瓷体。
烧成过程通常分为升温、保温和冷却三个阶段，需要严格控制温度和时间，以保证陶瓷的质量和性能。
最后，结构陶瓷还需要进行加工和表面处理。
加工包括对烧结好的陶瓷体进行成型、加工和打磨等操作，以获得所需的尺寸和形状。
表面处理可以通过抛光、釉面涂覆等方法对陶瓷的表面进行修饰和美化，提高陶瓷的装饰性和使用寿命。
总之，结构陶瓷生产工艺是一个复杂的过程，需要经过原料配制、成型、烧成和加工等多个步骤。
通过精确控制每个环节的参数，可以获得符合要求的结构陶瓷产品。
陶瓷材料-3-结构陶瓷
当从高温冷却到四方相转变温度，由于存在相变滞后现象， 大约要在1050oC左右，即偏低100oC，才由四方相转变为单斜 相，这一转变为马氏体相变。
②氧化锆陶瓷
由于氧化锆的三种不同晶型间存在密度差，升降温过程伴 随着相变，产生较大的体积变化。如四方氧化锆与单斜氧化 锆之间的转变伴随有7%～9%的体积变化。
具备多种相变的陶瓷材料，很难抵抗热冲击
①氧化铝陶瓷
普通氧化铝陶瓷：
是以Al2O3为主要成份的陶瓷。按Al2O3 含量不同可分为99瓷、 95瓷、 90瓷、 85瓷 。有时也将Al2O3 含量为80 wt.%和75 wt.%也列入普通氧化铝陶瓷。
99氧化铝陶瓷常用作坩埚、耐火炉管及特殊用途的耐磨材料 如轴承、密封件、水阀片等； 95氧化铝陶瓷主要用作各种要求中等的耐腐蚀、耐磨部件； 85氧化铝陶瓷组份中通常加入部分滑石，形成与硅酸镁共溶 所组成的以刚玉瓷为主晶相的高铝瓷。是电真空装臵器件中 采用最广泛的瓷料。
ZrO2
1700
MgO作为助烧剂的作用机制 MgO的作用与其加入量有关：
当加入量不超过MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）时， 固溶反应： 2MgO →2MgAl '+2O0x+V0••
生成氧空位，有利于氧的固相扩散传质，从而促进烧结
当MgO的加入量大于固溶度时，未溶解部分与Al2O3反应： MgO +Al2O3→MgO•Al2O3(尖晶石) 尖晶石是新的化合物。尖晶石颗粒分布于Al 2O3主晶相的 晶界上，阻碍晶界移动（称之为钉扎晶界），从而阻碍由于 晶界移动过快导致的气孔进入晶粒内部的情形发生。 气孔在晶界上通过晶界扩散更容易排除。钉扎晶界的结果 还可以细化晶粒。
简述结构陶瓷的性能特点及制备工艺流程
简述结构陶瓷的性能特点及制备工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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结构陶瓷的分类
结构陶瓷的分类结构陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。
根据其组成和结构特征，可以将结构陶瓷分为多种不同类型。
第一类是氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷具有高硬度、高耐磨性和高温稳定性的特点，被广泛应用于机械零件、电子元器件和磨料等领域。
其中，氧化铝多晶陶瓷具有较高的强度和韧性，是常见的结构陶瓷材料之一。
第二类是氮化硅陶瓷。
氮化硅陶瓷具有优异的热导率、耐热性和耐腐蚀性，被广泛应用于高温环境下的结构部件。
氮化硅陶瓷还具有较高的硬度和抗磨性，可以用于制造切割工具和轴承等高强度要求的零部件。
第三类是碳化硅陶瓷。
碳化硅陶瓷具有优异的高温强度和抗氧化性能，能够在高温、高压和腐蚀环境下长时间稳定工作。
碳化硅陶瓷广泛应用于航空航天、化工和能源等领域，如制造燃烧室、涡轮叶片和热交换器等部件。
第四类是氧化锆陶瓷。
氧化锆陶瓷具有优异的高温强度、热膨胀性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天和医疗器械等领域。
氧化锆陶瓷还具有较高的韧性和抗冲击性能，可用于制造高负荷和高速运动的零部件。
第五类是氧化铝-氧化锆复合陶瓷。
氧化铝-氧化锆复合陶瓷结合了氧化铝和氧化锆的优点，具有较高的强度、韧性和抗冲击性能。
这种复合陶瓷常用于制造高速切削工具和高温结构部件。
第六类是陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料是将陶瓷基体与其他增强材料相结合，形成具有更好性能的复合材料。
常见的陶瓷基复合材料有陶瓷基纤维增强复合材料和陶瓷基颗粒增强复合材料。
这些复合材料具有较高的强度、韧性和耐热性能，广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。
第七类是玻璃陶瓷。
玻璃陶瓷是一种非晶态材料，具有较高的透明性、机械强度和化学稳定性。
玻璃陶瓷广泛应用于光学器件、电子显示器和厨房用具等领域。
以上是结构陶瓷的主要分类。
每种类型的结构陶瓷都具有独特的性能和应用领域。
随着科技的不断进步，结构陶瓷在各个领域中的应用将会越来越广泛。
结构陶瓷的制备工艺
结构陶瓷的制备工艺结构陶瓷是一种高性能陶瓷材料，具有优良的耐磨、耐腐蚀和耐高温等特性，广泛用于航空航天、汽车制造、电子器件、医疗器械等领域。
它的制备过程涉及材料选择、成型、烧结等多个环节，下面将逐步介绍并详细阐述每个工艺步骤。
首先是材料选择。
结构陶瓷种类繁多，不同应用领域的材料要求各不相同。
常见的结构陶瓷有氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆等。
选材时需要考虑材料的物理、化学性质，以及材料的制备成本、可用性等因素。
接下来是成型工艺。
结构陶瓷通常采用粉末冶金法成型。
首先是将所选材料粉末进行研磨，使其颗粒尺寸均匀细小。
然后，在一定比例下将粉末与有机黏结剂混合，形成具有一定塑性的糊状物料。
随后，利用注塑、压制、挤出等成型工艺将糊状物料变成所需形状的陶瓷零件。
成型完成后，接下来是烧结。
烧结是结构陶瓷制备过程中非常重要的环节，通过高温热处理使陶瓷颗粒相互结合，形成致密的结构。
烧结温度和时间的选择要根据具体材料的要求。
在烧结过程中，瓷零件会发生显著的尺寸变化，因此需要进行精确的尺寸控制和形状修整。
最后是后处理工艺。
烧结后的结构陶瓷通常需要经过抛光、涂层、加工等工艺进行优化和改善。
抛光可以提高表面光洁度和平整度，涂层可以提供额外的功能，如降低摩擦系数、增加抗腐蚀性等。
加工则是根据具体应用要求进行加工调整，如钻孔、铣削、研磨等。
结构陶瓷制备工艺中，每个环节都需要精确控制参数，以确保最终产品的质量和性能。
此外，合理的操作和设备选择也对制备过程起到关键作用。
在实际应用中，制备结构陶瓷需要考虑到材料的特性、设计要求和成本效益等因素，通过技术不断创新和改进，才能更好地应对不同领域的需求。
总之，结构陶瓷的制备工艺涉及材料选择、成型、烧结和后处理等环节，每个环节都需要细致精确的操作与控制。
只有通过科学严谨的制备工艺，才能制备出性能优良的结构陶瓷，为各个应用领域提供更好的解决方案。
结构陶瓷
结构是精细陶瓷中的一类。
这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。
由于它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性，可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境，已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料，在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。
结构陶瓷种类较多，按原料分类，分为以下几大系列：1、氧化物陶瓷，主要有陶瓷、氧化锆陶瓷、莫来石陶瓷等；2、氤化物陶瓷，主要有氤化硅陶瓷、氤化铝陶瓷、氤花硼陶瓷等；3、碳化物陶瓷，主要有碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼陶瓷等；4、硼化物陶瓷，主要有硼化钛陶瓷、硼化锆陶瓷等。
这些陶瓷的功能各有所长，应用广泛，如利用高硬度、高耐磨性的陶瓷来生产机械零件、密封件、切削等材料，利用高耐磨、高强及高韧性的陶瓷来生产汽车用耐磨、轻质部件、耐热隔热部件、燃汽轮机叶片、顶、镶块等，利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等，利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。
目前，随着结构的不断发展，对结构陶瓷的进一步也取得突破性进展，特别是多相复合陶瓷和纳米陶瓷研发引人注目。
在多相复合的陶瓷研究方面，结构陶瓷已由鸭原单相和高纯度的特性向多相复合方向发展，研发出自增强复合陶或晶顶增强复合陶瓷、梯度功能陶瓷以及纳米复合陶瓷，有效解决了单相结构陶瓷易脆、可靠性低、室温强度不理想，韧性不足的技术问题。
在纳米陶瓷的研究方面，结构陶瓷正由微米级向纳米级发展研发出许多纳米陶瓷粉料制取新工艺，如化学沉淀法、金属有机化合物解法、化学气相反应法等，为纳米结构陶瓷的生产提供了有利条件。
应用表明，纳米陶瓷晶粒的细化可获得无缺陷或无有害缺陷的材料，大幅提高陶瓷原有性能，甚至出现新性能，使陶瓷空间更广阔。
因此纳米陶瓷已成为一项新兴的研究学课，倍受重视。
预计未来将是高性能结构陶瓷的时代，它定会在现代科学技术和现代工业中发挥越来越重要的作用。
结构陶瓷名词解释
结构陶瓷名词解释结构陶瓷是一种材料，它是由陶瓷粉末和一些添加剂混合而成的。
这种材料具有高强度、高硬度、高耐磨性、高耐温性等特点，因此广泛应用于机械制造、电子、冶金、化工等领域。
本文将对结构陶瓷的相关名词进行解释。
一、陶瓷基体陶瓷基体是指结构陶瓷中主要的成分，通常是氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等材料。
这些材料具有高强度、高硬度、高耐磨性等特点，能够满足结构陶瓷在各种应用领域的要求。
二、增强剂增强剂是指在陶瓷基体中添加的一些材料，用于提高结构陶瓷的强度和韧性。
常见的增强剂有二氧化钛、氧化钇、氧化镁等。
这些增强剂能够与陶瓷基体形成一定的化学键合，从而提高结构陶瓷的强度和韧性。
三、润滑剂润滑剂是指在结构陶瓷的制备过程中添加的一些材料，用于减少材料之间的摩擦力，提高制备工艺的效率。
常见的润滑剂有聚乙烯醇、硅油等。
四、烧结烧结是指将结构陶瓷粉末在高温下加热，使其形成一定的化学键合，从而形成致密的陶瓷材料。
烧结温度通常在1000℃以上，烧结时间也比较长，一般需要几个小时甚至几十个小时。
烧结是制备结构陶瓷的关键步骤之一，也是影响结构陶瓷性能的重要因素之一。
五、热处理热处理是指对结构陶瓷进行高温处理，以改善其性能。
热处理温度通常在1000℃以上，热处理时间也比较长，一般需要几个小时甚至几十个小时。
热处理可以改善结构陶瓷的强度、硬度、耐磨性等性能，提高其在各种应用领域的使用寿命。
六、热膨胀系数热膨胀系数是指结构陶瓷在温度变化时长度变化的比例。
由于结构陶瓷具有较低的热膨胀系数，因此能够在高温环境下保持稳定的尺寸和形状，从而在高温环境下得到广泛应用。
七、硬度硬度是指结构陶瓷抵抗刮擦和压缩的能力。
由于结构陶瓷具有较高的硬度，因此能够在恶劣的环境下保持稳定的性能，从而在各种应用领域得到广泛应用。
八、耐磨性耐磨性是指结构陶瓷抵抗磨损的能力。
由于结构陶瓷具有较高的耐磨性，因此能够在高磨损环境下保持稳定的性能，从而在各种应用领域得到广泛应用。
结构陶瓷的分类
结构陶瓷的分类结构陶瓷是一种具有特殊性能和应用价值的陶瓷材料。
它主要由氧化物、非氧化物和复合材料组成，具有高强度、高硬度、高耐磨、高温稳定性等优点。
根据其不同的成分和结构，可以将其分为以下几类。
1. 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷是一种常见的结构陶瓷，由于其具有高硬度、高强度、耐腐蚀等特点，被广泛应用于机械加工、电子元器件、航空航天等领域。
根据制备方法的不同，氧化铝陶瓷又可分为压制法制备的致密氧化铝陶瓷和凝胶注模法制备的多孔氧化铝陶瓷两类。
2. 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是一种非氧化物结构陶瓷，由于其具有优异的耐高温性能和抗侵蚀性能，在航空航天、核工业等领域得到了广泛应用。
碳化硅陶瓷可以分为α-SiC和β-SiC两种，其中α-SiC陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨等特点，而β-SiC陶瓷则具有高温稳定性和抗氧化性能。
3. 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷是一种复合材料结构陶瓷，由于其具有优异的机械性能、导热性能和耐腐蚀性能，在制造高速切削工具、电子元器件等方面得到了广泛应用。
氮化硅陶瓷可以分为α-Si3N4和β-Si3N4两种，其中α-Si3N4陶瓷具有高强度和高断裂韧性，而β-Si3N4陶瓷则具有高温稳定性和优异的耐腐蚀性能。
4. 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷是一种常见的结构陶瓷，由于其具有优异的机械性能、抗压强度和抗腐蚀性能，在医学、航空航天等领域得到了广泛应用。
氧化锆陶瓷可以分为单晶体氧化锆陶瓷和多晶体氧化锆陶瓷两种，其中单晶体氧化锆陶瓷具有高强度和高断裂韧性，而多晶体氧化锆陶瓷则具有优异的抗腐蚀性能。
综上所述，结构陶瓷的分类主要包括氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷和氧化锆陶瓷四类。
每种结构陶瓷都具有其特殊的应用领域和优点，对于提高材料性能和推动科技进步都起着重要的作用。
结构陶瓷
10.2.1 氧化铝陶瓷的类型和性能
A12O3陶瓷通常以配料或瓷体中的A12O3的含量来分类，习惯上把A12O3含量在99
％左右的陶瓷称为“99瓷”，把含量95％和90％左右的依次称为“95瓷”和“90 瓷”。 A12O3含量在85％以上的陶瓷通常称高铝瓷，含量99％以上的称为刚玉瓷
或纯刚玉瓷。
2016/6/19 6
按照布拉维格进行考查，则为氧离子
六方晶格与 Be 离子六方晶格的穿插。
BeO 具有较强的共价键性，但其平均
原子量很低，只有12。决定了BeO具有 极高的热导率。
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10.3.3 BN瓷
BN与单质晶体碳在结构类型与结构特征上都极其相似。
立方BN和具有纤锌矿结构的 BN都是在高温高压下制备的，是比较典型的共 价键晶体。其键强高、硬度大，平均原子量低(只有12.11)，为热的良导体。 立方 BN 的单晶热导率测定数据尚未见报道，理论估计值应达 13W/(cm· K) 。 立方BN多晶陶瓷材料的热导率已有过2W/(cm· K)的报道。立方BN价格昂贵， 目前不宜用于生产通常使用的高热导陶瓷材料。
构基元种类多和质量高都会增强对晶格波的干扰和散射，从而使热导率降低。 ③ 对于某些层状结构的晶体来说，沿层片方向强的共价键结合可以保证沿
层片方向有高的热导率，但是层片与层片之间弱的结合力，会使沿垂直层片 方向的热导率显著降低。
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10.3.2 BeO瓷
氧化铍具有纤锌矿型结构: 氧离子按照 六方最紧密堆积方式排列的六方晶格 , Be 离子处于氧离子堆积结构的半数四 面体空隙内。
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根据量子理论，晶格波或热波可以作为一种粒子 ——声子的运动处理，即热波和其他 波一样有波动性，也有粒子性。声子通过晶体结构基元 (原子、离子或分子 )的相互制 约和相互谐调的振动来实现热的传递。可以设想，如果晶体为完全理想结构的非弹性 体，则热可以自晶体的热端不受任何干扰或散射，径直传向冷端，即晶体的热导率可 以很高。但是，事实并是这样。温度非常低的情况下，即使通常的声波也不能在一个 最完整的晶体中径直传播而不受干扰或散射。 任何晶体总有一定的弹性，而晶体中的结构基 元总是处在不断的热起伏中。 在任何一瞬间，晶体内的结构基元都不可能具
结构陶瓷的名词解释
结构陶瓷的名词解释结构陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，被广泛应用于各个领域，尤其在工程结构和航空航天技术中发挥着重要作用。
本文将对结构陶瓷的定义、特性和应用进行详细解释。
一、定义与组成结构陶瓷是一类以氧化物、非氧化物和复合材料为基础的材料，具有具有高强度、高硬度、高韧性和高温稳定性等特点。
它的原子结构呈现出三维的网络结构，主要由非金属离子组成，如氧、硅、铝等。
结构陶瓷在原子排列中存在着离子键、共价键和氢键等多种键合方式，使得其具有独特的力学性能和化学性质。
二、特性1. 高强度与高硬度：结构陶瓷具有良好的抗拉强度、抗压强度和硬度，能够承受较大的力量和压力。
这些特性使得结构陶瓷在高载荷和高温环境下有着出色的稳定性和持久性。
2. 良好的耐磨性：结构陶瓷的表面光滑且硬度高，具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性能。
因此，它常被用于制作高速旋转机械部件和耐磨材料。
3. 高温稳定性：结构陶瓷在高温环境下能够保持其力学性能和化学性质。
这使得它能够承受高温应力和化学腐蚀，广泛应用于高温炉窑、火箭发动机和航空航天等领域。
4. 优异的绝缘性和绝热性：结构陶瓷具有较低的热导率和良好的绝缘性能，能够有效隔离热量和电流。
这些特性使得它在电子器件、绝缘子和高温电路等领域应用广泛。
三、应用领域1. 磁性储存器：结构陶瓷常用于磁头、磁场传感器和磁性储存装置等电子器件中，因其低热膨胀系数和高绝缘性能，能够提高设备性能和稳定性。
2. 光学设备：结构陶瓷具有良好的光学透明性和热稳定性，广泛应用于激光器、红外窗口、光纤通信和太阳能电池等领域。
3. 医疗器械：结构陶瓷材料无毒、无味、无放射性污染，被广泛应用于人工关节、牙科修复材料和骨灌注注射等医疗器械。
4. 航空航天技术：结构陶瓷因其耐热、耐磨和高强度等特性，被广泛应用于航空航天发动机、内燃机和航天器的隔热结构中，提高了航空航天技术的性能和可靠性。
结构陶瓷作为一种特殊的材料，具有出色的力学性能和化学稳定性，被广泛应用于各个领域。
陶瓷结构
1.以力学性能和热学性能为主的结构陶瓷2.以学电、磁、光、声性能为主的功能陶瓷3.未来的趋势：结构与功能一体化4.先进结构陶瓷脱胎于古老的传统陶瓷材料5.所谓“先进”：在于它采用的原料是人工合成的，而传统陶瓷采用的是天然原料。
6.一般说来，瓷器应该具备的几个条件是：1）是原料的选择和加工主要表现在Al203的提高和Fe2O3的降低，使胎质呈白色2）是经过1200℃以上的高温烧成，使胎质烧结致密、不吸水分、击之发出清脆的金石声3）是在器表施有高温下烧成的釉，胎釉结合牢固，厚薄均匀.唐代，并称“南青北白”的分别是南方越窑的青瓷与北方邢窑的白瓷。
[白瓷在青瓷的基础之上而发展起来的。
它历经东汉的萌芽阶段、魏晋南北朝的烧制成功阶段，到隋代才达到釉色均匀、细腻莹润的程度。
]2.宋代五大名窑分别是：汝窑、官窑、哥窑、钧窑、定窑。
[一、色如天青的汝窑青瓷;二、釉质如玉的官窑青瓷;三、“巧用缺陷”的哥窑瓷器;四、釉色绚丽的钧窑瓷器;五、印花精美的定窑白瓷]1.高岭土的应用是我国陶瓷技术的重大突破，我国也成为世界上第一个在瓷器中使用此物质的国家。
[化学式：Al2O3-2SiO2-2H2O,白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色]2.中国古陶瓷的釉按照化学成分可分为：钙系釉和铁系釉[碱金属氧化物含量超过50%，釉的黏度较低，流动性好，光滑度高，大大增加了瓷器的美感]【CaO MgO & K2O Na2O】中国古陶瓷三大技术突破分别是？(原料)高铝质黏土和瓷土在陶瓷中的应用(温度)高温烧成(釉)釉的发明4.先进结构陶瓷从化学组成上分类，分为哪几种？氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、其他结构陶瓷5.我国先进结构陶瓷的研究历程分为几个阶段？研究重点分别是什么？分为三个阶段：第一阶段为20世纪50年代初，重点研究氧化铝陶瓷；第二阶段为50年代末期至70年代初，重点研究稀土氧化物以及其二元相研究；第三阶段为70年代后，重点开展了氧化物相图及其相关联的研究。
新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用
新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用新型陶瓷材料在陶瓷行业中的应用引言：陶瓷是一种古老而又广泛应用的材料，其主要成分为氧化物和非氧化物。
不过，随着科学技术的进步，新型陶瓷材料的发展与应用也越来越受到人们的关注。
新型陶瓷材料具有许多传统陶瓷所不具备的特点，如高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等，因此在各个领域得到了广泛的应用。
一、结构陶瓷结构陶瓷是一种稳定的陶瓷材料，其特点是具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、高熔点等优点，常用于高温、高压、高强度的工作环境。
1.1 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷是一种高性能陶瓷材料，具有高强度、高硬度、高耐磨、高熔点等特点。
它在医疗器械、氧化锆球磨介质、蓄电池、制冷空调、电子元器件、化工机械、航空航天等领域有着广泛的应用。
例如，氧化锆陶瓷在医疗器械中被用作人工髋关节、人工牙和人工心脏阀等，因其高强度和生物相容性，能够提供高品质的医疗服务。
1.2 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是目前知道的最先进的陶瓷材料之一，具有高硬度、耐腐蚀、高熔点等特点。
它可用于制造高温炉具、红外线窗口、刀片、抛光材料和砂浆等。
碳化硅陶瓷在航空航天领域中的应用也日益重要，如航空发动机中的高温热力转换装置和喷气燃烧器等。
二、功能陶瓷功能陶瓷是一类在结构陶瓷性能基础上，加入某些特定元素，使得陶瓷具有特定的物理、化学或生物功能的陶瓷材料。
2.1 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能、高硬度、耐磨、耐腐蚀等特点，被广泛应用于电子、石油、冶金、化工等行业。
例如，在电子元件制造中，氧化铝陶瓷常用于制造基板、电子管、放大器等器件。
而在化工行业，氧化铝陶瓷被用于制造酸碱泵、管道等耐腐蚀设备。
2.2 兰州陶瓷兰州陶瓷是一种特殊的功能陶瓷材料，其由高纯度的氧化物和非氧化物组成，具有优良的电学性能和机械性能。
它可以制成各种电子元件，如陶瓷电容器、陶瓷热电偶、陶瓷电阻器等。
兰州陶瓷还广泛应用于红外线窗口、陶瓷粉末冶金、传感器和天线等领域。
三、生物陶瓷生物陶瓷是一种用于人体组织修复和替代的材料，具有优良的生物相容性和生物活性。
4--现代陶瓷之结构陶瓷
ZrO2陶瓷增韧机制
氧化锆增韧机制有多种: 相变增韧 微裂纹增韧 弥散增韧
相变增韧
微裂纹增韧
光纤连接器用陶瓷：光纤连接器与光纤跳接线是光纤 网路中应用面最广且需求量最大的光无源器件。但是 目前国际上只有美日等发达国家有技术生产氧化锆插 芯和套筒，其毛坯生产技术在国内还是空白。陶瓷插
芯毛坯由于内含一个0.1mm的小孔，且对尺寸同心度 的要求都很高，因此采用传统的陶瓷材料成型方法难 以制备，只有通过注射成型的方法才有可能。
光学特性
氧化铝陶瓷可以制成用于高压纳灯的透明陶瓷灯管。钠 蒸气放电可获得一种高效率的光源。但是钠蒸气放电会 产生超过1000℃的高温，而且钠是一种非常活泼的金属， 有很强的腐蚀性，用玻璃制成的灯管无法耐受，而一时 又找不到能在高温下抵抗钠蒸气腐蚀的合适灯管材料。 透明氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，能在1600℃的环 境里不受钠蒸气的腐蚀，而且可以通过95％的光线。有 了它，高压钠灯才在1960年呱呱坠地，并经过不断改进， 得到了实际应用。
氧化铝装置瓷
电阻率高，电绝缘性好：氧化铝的常温 电阻率约为1015Ω ·cm，绝缘强度 15Kv/mm，利用其绝缘性和强度可制 成各种基板、管座、火花塞和电路外壳 等
氧化铝火花塞
硬度高： 莫氏硬度为9，加上优良的抗磨损性，所以 广泛地用以制造刀具、磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、 轴承等。用A12O3陶瓷刀具加工汽车发动机和飞机零 件时，可以以高的切削速度获得高的精度。
高纯度氧化铝粉体制备：是将高纯度铝盐和金属铝分别热
关于结构陶瓷的性能及用途
关于结构陶瓷的性能及制品市场一、结构陶瓷性能简介结构陶瓷主要是指新型陶瓷中发挥其机械、热、化学等效能的一类材料。
由于它们具有耐高温、耐冲刷、耐腐蚀、高耐磨、高强度、低蠕变速率等一系列优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，常常成为某些新兴科学得以实现的关键。
在能源、航天航空、机械、汽车、冶金、化工、电子、医药、食品等十多个行业有广阔的前景，往往在高温下作为结构材料使用，因而又叫高温结构陶瓷和工程陶瓷。
高温结构陶瓷可分为两大类：一类是在大热流和1500度高温下短时间（几秒到几十分钟）使用，另一类是在中热流和1200度以上的高温下长时间（几百到几千小时）使用。
前者用于洲际导弹和航天飞机蒙皮等，后者主要用于能源工程，作为各种新型热机（燃气轮机、绝热柴油机和斯特林发动机）中的耐磨、耐腐蚀部件。
重点发展的结构陶瓷有增韧氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷。
近一二十年，围绕陶瓷的脆性等关键问题进行基础研究，取得了突破性的进展，被称为第三次“材料革命”。
在系统显微结构、缺陷形成及裂纹扩展机理的基础上，建立了相变增韧、弥散强化、纤维增韧、复相增韧等方法和技术。
使结构陶瓷的强度和韧性有了大幅度的提高，脆性获得明显的改善。
某些结构陶瓷如相变增韧氧化锆的韧性接近铸铁水平。
化学法制备高纯、超细粉末的成功，注射成型、高温等静压烧结，微波烧结等成型、烧结技术的应用和有关相平衡的知识积累，使结构陶瓷的合成与制备，摆脱了传统落后的工艺逐步步入科学的制备过程。
纳米陶瓷的兴起，标志研究工作一进入宏观与原子之间的纳米层次。
一方面显示出结构陶瓷的功能开拓（如超塑性、低温烧结可能性），另一方面为结构陶瓷在纳米量级的合成与制备、组成与结构和使用效能等四方面研究提出了一系列的科学内涵，成为结构陶瓷研究的一个前沿领域。
同时，标志结构陶瓷的应用具有更为广阔的天地。
二、结构陶瓷制品市场情况1．氧化锆高纯超细粉体1）单斜氧化锆粉主要用于电子陶瓷原料、釉料、高级耐火材料。
结构陶瓷
裂纹尖端处应力集中情况如图所示，格里菲斯推导出有 裂纹尖端处应力集中情况如图所示 格里菲斯推导出有 裂纹材料的断裂强度：
σ=
2 Eγ s πC
C——裂纹长的一半
材料中裂纹的长度远远大于原子间距， 所以实际材料的强度当然远远低于理论 强度。
图 Ⅰ型裂纹前端的应力场
在实际材料中存在的孔隙、裂纹、夹杂和其他缺陷均可视 在实际材料中存在的孔隙 裂纹 夹杂和其他缺陷均可视 为格里菲斯模型中的裂纹。事实上，在不同的脆性材料中 裂纹的分布服从统计规律，那么材料的强度也服从概率分 布，这一分布最早由韦伯得出：
这些材料已被制成发动机缸盖、底盖、缸套上圈、气门导管、阀座、 材 机 底 套 座 挺柱排气导管，活塞顶等20余种零件，特别是形状最复杂的陶瓷转子 也能制成。
第一节 第 节 概述
常用的高温结构陶瓷有： 常用的高温结构陶瓷有 高熔点氧化物：如A12O3、ZrO2、MgO、BeO等，它们的熔 点 般都在2000℃以上； 点一般都在 ℃以上 碳化物：如SiC、WC、TiC、HfC、NbC、TaC、B4C、ZrC 等； 硼化物：如HfB2、ZrB2等，硼化物具有很强的抗氧化能力； 氮化物 如Si3N4、BN、AlN、ZrN、HfN等以及Si3N4和 氮化物：如 A12O3复合而成的Sialon陶瓷，氮化物常具有很高的硬度； 硅化物：如MoSi2、ZrSi等，在高温使用中由于制品表面生成 等 在高温使用中由于制品表面生成 SiO2或硅酸盐保护膜，所以抗氧化能力强。
金属材料和陶瓷材料应力-应变曲线比较
陶瓷材料形变的另一特点是：压缩时的弹性模量大大高于拉伸时的弹 性模量 即E压»E拉。与此同时，陶瓷材料压缩时还可以产生小量的压 性模量，即 与此同时 陶瓷材料压缩时还可以产生小量的压 缩塑性变形。通常，金属材料，即使是很脆的铸铁，其抗拉强度也有 抗压强度的1/3～1/4，但陶瓷材料的抗拉强度常常不到抗压强度的 1/10。
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根据Al2O3含量不同，习惯上称为75瓷、80瓷、85瓷、90瓷、92瓷、
95瓷、99瓷等。
一、氧化铝的晶体结构 二、氧化铝粉末的制备 三、氧化铝陶瓷的制备 四、氧化铝陶瓷的性能与应用
一、氧化铝的晶体结构
Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有 3种晶型，即- Al2O3 、-Al2O3 、-Al2O3 。其结构不同性质 也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为-Al2O3。 -Al2O3属尖晶石型(立方)结构，在高温下不稳定，力学性能、电学
（4） 添加剂的影响
由于Al2O3陶瓷坯体熔点高，较难烧结，若加入某种添加剂，则可以改 善烧结性能，促迚烧结。就添加剂来说，大致可分为以下两大类：一类 是与Al2O3生成固溶体，一类是能生成液相。
第一类添加剂为变价氧化物，有TiO2、Cr2O3、Fe2O3及MnO2等。由 于其晶格常数与Al2O3的相接近，因此通常能与Al2O3生成固溶体。同时 它们是变价氧化物，由于变价作用，使Al2O3瓷产生缺陷，活化晶格， 促迚烧结。例如，加入0.5~1%的TiO2 ，可以使Al2O3瓷的烧结温度降 低150~200℃ ，大大节约能源。
可以湿磨和干磨。一般要求小于1 µm的颗粒占 15%~30%。
5、烧结
烧结是获得良好性能Al2O3陶瓷的关键工序。有两种烧结 工艺： （1）高温快速 （2）低温慢速
球磨
由于颗粒细度对制品性能影响很大，预烧过的Al2O3需要 粉碎磨细。 Al2O3粉体颗粒越细，缺陷越多，活性也越大， 可促迚烧结，制成的陶瓷强度也越高。制作氧化铝陶瓷的 微粉最佳粒度为0.1~1um，我国目前一般在 7um，这是 国内氧化铝陶瓷质量不如国外产品质量的主要原因。
细颗粒含量在一定范围内有利于提高氧化铝陶瓷性能。 小于1um 的颗粒应为15%~30%，但是当含量大于40%时，易造成重结晶，晶 体发育过大，气孔易封闭在晶粒内，使性能变坏。而颗粒粗又易造 成难以烧结，当〉5um颗粒含量大于10%~15%时，对烧结有明显 的阻碍作用。因此，大小颗粒应合理级配。
采用球磨工艺，一般有两种方法，即湿磨和干磨。湿磨比干磨效率较
另一类添加剂即由于生成液相，降低烧成温度而促迚Al2O3的烧结。这 一类添加剂有高岭土、SiO2、CaO、MgO等。这时由于它们能与其它 外加剂生成二、三元或更复杂的低共熔物。由于出现液相，即液相对固 相的表面湿润力和表面张力，使固相粒子靠紧并填充气孔。
Hale Waihona Puke （5）烧结方法的影响 正确选择烧结方法，是使氧化铝陶瓷具有理想的结构
氧化铝陶瓷转心球阀
4）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 5）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。 6）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电路 基板，管座。 此外，Al2O3瓷还有透光性，用作钠灯灯管， 红外线
窗口；以Al2O3 -CaO为主要成分的Al2O3水泥，硬化快，
烧结
烧结是氧化铝陶瓷生产中非常重要的一个环节，它 对氧化铝陶瓷的物理化学性能均有很大的影响。
影响Al2O3陶瓷烧结的因素：
（1）成形方法的影响。 根据需要，选择合适的成形方法， 可获得显微结构均匀、各相分布均匀的坯体，通过控制和 消除成形过程中的缺陷，可有效降低烧结温度及坯体收缩 率，加快致密化进程，减少烧结制品的机加工量。
（4）硼化物，如ZrB2等，硼化物具有很强的抗氧化能力；
（5）硅化物，如MoSi2、ZrSi等，在高温使用中具有很强 的抗氧化能力。
3. 1 高熔点氧化物陶瓷
高熔点氧化物陶瓷通常是指熔点超过SiO2熔点（1728℃）
的氧化物，大致有60多种，其中最常用的有Al2O3、ZrO2、
MgO、BeO、CaO和SiO2等六种。这些氧化物在高温下具有 优良的力学性能，耐化学腐蚀，特别是具有优良的抗氧化性， 好的电绝缘性，所以得到广泛的应用。
发热量大，是冬季和赶工期的建筑材料。
氧化铝陶瓷制品
氧化铝陶瓷制品
3. 1. 2 氧 化 锆 陶 瓷
氧化锆陶瓷是新近发展起来的仅次于氧化铝陶瓷的一种很
重要的结构陶瓷。由于它的一些良好的性能(如它的断裂韧性高
于氧化铝陶瓷)，因而越来越受到人们的重视。
在自然界，含锆的矿石，主要有两种，即斜锆石(ZrO2)和
锆英石(ZrO2· SiO2)。工业氧化锆主要是由含锆矿石提炼出来的。 高纯ZrO2为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色。 ZrO
2
相氧 陶化 瓷锆 单
一、晶体结构
m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃）
生坯的干燥与素烧 水分及添加剂的排除易使坯体产生缺陷、变形甚至倒塌，所以 在坯体干燥和素烧过程中，要严格控制升温速度，否则会因温度 不均匀产生热应力使坯体开裂。如：在热压铸成形坯体升温排蜡 过程中，要特别注意200~600℃ 温区，在这个温区，石蜡要从坯 体中排除，因此升温要缓慢，否则会造成变形和开裂。 素烧的温度太低不能完全排除其中的添加剂和水分，素坯的强 度低；温度太高会使坯体烧结难以加工处理。
紫红色碧玺
蓝宝石
刚玉类
Corundum
金绿宝石 Chrysoberyl
sapphire
红宝石
ruby
黄宝石
黄玉类
Topaz
碳酸盐类
Carbonate
菱锰矿 Dialogite
特殊光学效应 Special optic effect
星光红、蓝宝石
碧玺猫眼
观赏石 Enjoyable stone
孔雀石 方 解 石 与 辉 锑 矿 Malachite 紫 水 晶
及预定性能的关键。合适的烧结方法可有效降低烧结 温度。氧化铝陶瓷常压烧结在1800 ℃以上，热压 （20MPa）烧结在1500 ℃左右就能获得接近于理论 密度的制品，而高温等静压烧结（400MPa）在1000 ℃左右就已达到致密化。
六、氧化铝陶瓷的后加工处理
在烧结冷却后，有些产品还达不到应用的要求，所以要迚 行必要的加工处理，如修正尺寸、抛光等。为了增加氧化 铝陶瓷产品表面的致密性，一般用比氧化铝还要硬的金刚 石、碳化硅（SiC）、碳化硼等由粗到细逐级迚行研磨， 最终使氧化铝陶瓷表面抛光，使陶瓷表面更加致密、光滑， 可大大提高氧化铝陶瓷使用性能。 还有人用离子注入法对材料表面迚行加工，离子注入陶瓷 是对现有增韧机理的补充，是对制备好的陶瓷产品的深加 工。例如：用镍离子对陶瓷产品迚行镍粒子注入处理后， 机械强度、韧性会大大增强。 现在氧化铝陶瓷的金属化也得到了迅速发展，它使陶瓷和 金属粘结在一起，便于陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷间的钎焊 封接。
第 3 章
结 构 陶 瓷
景 德 镇 瓷 器
陶瓷的结构应用是陶瓷 的最早应用之一。除日
用陶瓷、瓷器外，大量
用于电器、化工、建筑、 纺织等工业部门。 绝 缘 子
目前，常用的先进结构陶瓷有： （1）高熔点氧化物，如Al2O3、ZrO2、MgO、BeO等，
它们的熔点一般都在2000摄氏度以上；
（2) 碳化物，如SiC、WC、TiC、B4C、ZrC等，碳化物 陶瓷高温强度高，导热性良好； （3）氮化物，如Si3N4、BN、AlN、TiN等，氮化物常 具有很高的硬度；
（2）烧结制度的影响
适当提高烧结温度，有利于扩散和烧结的迚行， 使烧结速度加快，促迚致密化。 升温速度的控制对氧化铝陶瓷烧结是很重要的。 通常，在600℃ 以下应缓慢，在1000~1500℃ 中温阶段要严格控制并尽量慢一些；在1500℃ 以上升温速度可以加快，防止粗晶出现。
压力也促迚粉料间的间隙减少，扩散距离缩小。
高。对于干磨，需要外加添加剂，如加入 1~3%油酸，可以防止粘结， 其表面改性作用，提高球磨效率。
混料及添加剂 由于氧化铝陶瓷成形料是以瘠性料为主，常需要加入聚 乙烯醇、石蜡等粘结剂和乙酸乙烯酯、羟甲基纤维素等塑 化剂，基于亲水、疏水两种粘结剂优势互补的原理，使用 复合粘结剂使干燥坯体强度大大增加。成形前将其与原料 均化，以提高粉料的成形性能和坯体强度。
二、氧化铝粉末的制备
氧化铝在地壳中藏量丰富，约占地壳总质量的25%，价
格低廉，性能优良。地壳中的Al2O3是以铝土矿的形式存在， 即一水铝石和三水铝石的形式存在，其中含有SiO2、Fe2O3、 TiO2等杂质。 拜尔（Bayer）法 是工业生产Al2O3
的主要方法。
拜尔法的反应过程是：
（1）矿石高压溶出
2、配料
掺入添加剂，主要目的是：
（1）促迚烧结，降低烧结温度，增加产品密度。
（2）控制晶粒尺寸。
（3）改善产品的物理、化学性能。
添加剂主要分为两类： 第一类，与Al2O3形成固溶体，活化晶格，促迚烧结。 TiO2是一种最有效的添加剂。 第二类，能在烧结时生成液相，抑制晶粒长大。
3、球磨
4、成型
可以用注浆法、模压法、挤压法以及热压法等各种方法。
3. 1. 1 氧 化 铝 陶 瓷
氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含有少量SiO2的陶瓷，又称 高铝陶瓷，是高熔点氧化物中研究得最成熟的一种。氧化铝陶瓷 （alumina ceramics ）是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其
Al2O3含量一般在75~99.9%之间。通常以配料中Al2O3的含量来分类。
的Na2O等低熔点挥发物。工业上常加入适量添加剂以利于煅 烧Al2O3密度的提高和Na2O的去除。
Al2O3预烧质量的检查
(1)染色法。由于α-Al2O3结构致密不会吸附染料，而γ-Al2O3是 多孔的球体结构，吸附能力强，因此可以通过吸附染料的多 少来判断转化的程度。通常所用的染料有茜素、亚甲基蓝等。 未转化完全的Al2O3颜色深，转化完全的Al2O3则染色浅。这 种在实际使用时简单，但是不能作定量测定。 (2)光学显微镜法。此法是根据α-Al2O3和γ-Al2O3具有不同的折 射率来判断转化情况，一般采用折射率为1.730的二碘甲烷作 为测定折射率用油。在偏光显微镜下，如果测得折射率大于 1.730的则属于α-Al2O3 ，相反，小于1.730则属于γ-Al2O3 。 (3)密度法。对于α-Al2O3和γ-Al2O3而言， α-Al2O3密度大，接 近理论密度；而γ-Al2O3密度小。因此，可以根据预烧后Al2O3 的密度来估算α-Al2O3所占的数量，从而判断预烧质量的好坏。