新型陶瓷
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共价键（如Si3N4、BN）及离子键和共价键的混合键。 形成离子键或共价键主要取决于两原子间的负电性。
陶瓷材料中离子鍵所占的比例 与负电性差之间的半经验关系
3、陶瓷材料的结构特点
陶瓷材料的晶体结构比金属材料要复杂得多，但仍以立方、 四方、六方晶系为主。 • 离子键晶体的配位数取决于离子半径的大小。 • 对于共价键结合晶体, 配位数符合8-N规则(N是族数)。
35%HCl 40℃
5、陶瓷材料的工艺特点 陶瓷是脆性材料，所以大部分陶瓷是通过粉体成
型、烧结而得到所需要的形状，即烧结体。烧结体也 是晶粒的聚集体，有晶粒和晶界，存在的问题是有一 定的气孔率。
三、陶瓷的基本制备工艺
粉末制备
成型
烧结
1、粉末制备方法
• 固相法：化合或还原化合法，热分解法，自蔓延 高温合成法等。
正离子配 位数
2
3
4
6
8
间隙位置 线性 三角形间隙 四面体间隙 八面体间隙 立方体间隙
示意图
4、陶瓷材料的性能特点
由于其结合键为共价键或离子键，因而陶瓷材料具有高熔 点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀。还具 有密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。对于功能陶 瓷还具有电、磁、光等特性。
2. 设备简单，生产成本 低；
缺点： 1. 注浆成形所得的素坯密度 和强度低，尺寸精度较差，坯 体结构不够均匀； 2. 注浆成形工艺的周期较长。
注射成形
优点：
1. 设备价格较低，成形温度低，成形时间 短，成形压力低，对模具和其他机械部 件的摩擦损耗较小等持点。
2. 尺寸精度高，可进行各种复杂形状零件 的成形，并且几乎适用于所有的陶瓷粉 体。
• 可生产形状复杂的大件及细长的制品，而 且成形质量高；
• 可提高成形压力（>100MPa），而且压力作 用效果比其他干压法好；
• 由于坯体各向受压力均匀，其密度高而且 均匀，烧成收缩小，因而不易变形；
• 模具制作方便，寿命长，成本较低； • 可以少用或不用黏结剂。
注浆成型法
优点：
1. 适用于制造大型的、 形状复杂的陶瓷部件；
高温技术
显微结构 分析方法
无损评估
更深入的 性能研究
相关学科 的推动
陶瓷的发展历程
新型陶瓷与传统陶瓷
1. 在原料上，传统陶瓷以粘土为主要原料，新型陶瓷一般以人工合成的 氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物为原料；
2. 在制备工艺上，传统陶瓷以炉窑为主要生产手段，新型陶瓷广泛采用 真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段；
2、成型方法
成型法
干法成型
模压成型法 冷等静压成型法
湿法成型
注浆成型法 注射成型法 挤压成型法 流延成型法
• 模压成型法：粉料装入模具内，采用单向或双向加压来压实 成粉胚.单向加压底部的密度最小。双向加压可以使密度更均 匀些，但工件的中部密度仍然较低。
优点：
• 工艺简单、操作方便、周期短、效率高 • 坯体密度大、尺寸精确、收缩小。 缺点：
• 烧结，是指将陶瓷坯体加热 到高温，使其发生一系列物 理化学反应，然后冷却至室 温，使坯体具有足够的密度、 强度和物理化学性能的过程。
决定粉体能否致密化、制品能否烧成的关键是温度和 保温时间的选择。温度过高、保温时间过长，导致坯 体变形或晶来自百度文库粗大；温度过低、保温时间太短，制品 密度和强度不足。
SPS系统组成
放电等离子烧结也被称为场 辅助烧结、等离子活化烧结。 它们都是给一个承压导电模 具加上可控脉冲电流, 通过 调节脉冲直流电的大小控制 升温速度和烧结温度。
• 晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材 料物理化学性质的主要是晶相。
• 玻璃相是非晶态结构的低熔点固体，其作用是 充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密程度、 降低烧结温度和抑制晶粒长大。
• 气相是在工艺过程中形成并保留下来的，它对 陶瓷电及热性能的影响很大。
2、陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的结合键为离子键（如MgO、Al2O3）、
3. 在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、 耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有 的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面 得到广泛的应用。
二、陶瓷的特点
1、陶瓷材料的相组成特点 通常由三种不同的相组成,即晶相、玻璃
相和气相(气孔)。
• 气相法：气相合成法、气相热分解法。 • 液相法：沉淀法、醇盐水解法、溶胶凝胶法等。
固相法
固相法就是以固态物质为出发原料，通过化 合、分解、固溶、氧化还原以及相变等反应来制 备粉料的方法。 (1)化合反应法 (2)热分解法 (3)氧化—还原法
气相法
液相法
液相法
沉淀法 醇盐水解法 溶胶－凝胶法 溶剂蒸发法
陶瓷烧结示意图 (a)颗粒间的松散接触；(b)颗粒之间形成颈部；
(c)颗粒互相堆积形成多晶聚合体
烧结方法
• 常压烧结：电炉 • 热压烧结：一般热压、热等静压等
烧结温度低 烧结体致密，气孔率低。 晶粒细小 • 反应烧结
热压烧结
热等静压烧结
新烧结工艺
• 微波烧结 • 等离子放电烧结 • 自蔓延
缺点：
1. 需要大量的有机黏结剂需要长时间 的脱脂工程
2. 成形模具设计难，制造成本高等问 题。
流延成形
流延法成形设备比较简单，工艺稳定，可连续操作，便于自 动化生产．生产效率高。 但流延成形法中素坯膜含大量有机添加剂，体积分数高达30 ％以上，干燥或烧结收缩较大，增加了过程的控制难度。
3、烧结
• 大型坯件的生产有困难，模具磨损大、加 工复杂、成本高。
• 压力分布不均，致密度不均，易产生开裂、 分层等现象
等静压成型 • 装入密闭容器(包套)内的粉
料在压力缸中承受流态介质 的高压，整个包套基本上受 到均等的压力。加压过程中 不加热，称为冷等静压；加 压过程中同时加热使工件烧 结则称之为热等静压，通常 用高纯氩气作为加压介质。 经热等静压的工件密度可达 到98%以上。
新型陶瓷
表 陶器与瓷器的区别
类别 材料
温度
釉
陶器 普通粘土 700-900度 上低温釉
（紫砂泥）
或不上釉
瓷器 瓷土
1200度以 上高温釉
（高岭土）
上
声音 雄浑
清脆
源产地 世界范围
中国独有
高铝质粘 土和瓷土 釉的发明
原料纯化 陶瓷制备 的新工艺 陶瓷理论
陶器
瓷器 传统陶瓷
先进陶瓷 (微米级)
纳米陶瓷
陶瓷材料中离子鍵所占的比例 与负电性差之间的半经验关系
3、陶瓷材料的结构特点
陶瓷材料的晶体结构比金属材料要复杂得多，但仍以立方、 四方、六方晶系为主。 • 离子键晶体的配位数取决于离子半径的大小。 • 对于共价键结合晶体, 配位数符合8-N规则(N是族数)。
35%HCl 40℃
5、陶瓷材料的工艺特点 陶瓷是脆性材料，所以大部分陶瓷是通过粉体成
型、烧结而得到所需要的形状，即烧结体。烧结体也 是晶粒的聚集体，有晶粒和晶界，存在的问题是有一 定的气孔率。
三、陶瓷的基本制备工艺
粉末制备
成型
烧结
1、粉末制备方法
• 固相法：化合或还原化合法，热分解法，自蔓延 高温合成法等。
正离子配 位数
2
3
4
6
8
间隙位置 线性 三角形间隙 四面体间隙 八面体间隙 立方体间隙
示意图
4、陶瓷材料的性能特点
由于其结合键为共价键或离子键，因而陶瓷材料具有高熔 点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀。还具 有密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。对于功能陶 瓷还具有电、磁、光等特性。
2. 设备简单，生产成本 低；
缺点： 1. 注浆成形所得的素坯密度 和强度低，尺寸精度较差，坯 体结构不够均匀； 2. 注浆成形工艺的周期较长。
注射成形
优点：
1. 设备价格较低，成形温度低，成形时间 短，成形压力低，对模具和其他机械部 件的摩擦损耗较小等持点。
2. 尺寸精度高，可进行各种复杂形状零件 的成形，并且几乎适用于所有的陶瓷粉 体。
• 可生产形状复杂的大件及细长的制品，而 且成形质量高；
• 可提高成形压力（>100MPa），而且压力作 用效果比其他干压法好；
• 由于坯体各向受压力均匀，其密度高而且 均匀，烧成收缩小，因而不易变形；
• 模具制作方便，寿命长，成本较低； • 可以少用或不用黏结剂。
注浆成型法
优点：
1. 适用于制造大型的、 形状复杂的陶瓷部件；
高温技术
显微结构 分析方法
无损评估
更深入的 性能研究
相关学科 的推动
陶瓷的发展历程
新型陶瓷与传统陶瓷
1. 在原料上，传统陶瓷以粘土为主要原料，新型陶瓷一般以人工合成的 氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物为原料；
2. 在制备工艺上，传统陶瓷以炉窑为主要生产手段，新型陶瓷广泛采用 真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段；
2、成型方法
成型法
干法成型
模压成型法 冷等静压成型法
湿法成型
注浆成型法 注射成型法 挤压成型法 流延成型法
• 模压成型法：粉料装入模具内，采用单向或双向加压来压实 成粉胚.单向加压底部的密度最小。双向加压可以使密度更均 匀些，但工件的中部密度仍然较低。
优点：
• 工艺简单、操作方便、周期短、效率高 • 坯体密度大、尺寸精确、收缩小。 缺点：
• 烧结，是指将陶瓷坯体加热 到高温，使其发生一系列物 理化学反应，然后冷却至室 温，使坯体具有足够的密度、 强度和物理化学性能的过程。
决定粉体能否致密化、制品能否烧成的关键是温度和 保温时间的选择。温度过高、保温时间过长，导致坯 体变形或晶来自百度文库粗大；温度过低、保温时间太短，制品 密度和强度不足。
SPS系统组成
放电等离子烧结也被称为场 辅助烧结、等离子活化烧结。 它们都是给一个承压导电模 具加上可控脉冲电流, 通过 调节脉冲直流电的大小控制 升温速度和烧结温度。
• 晶相是陶瓷材料中主要的组成相，决定陶瓷材 料物理化学性质的主要是晶相。
• 玻璃相是非晶态结构的低熔点固体，其作用是 充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密程度、 降低烧结温度和抑制晶粒长大。
• 气相是在工艺过程中形成并保留下来的，它对 陶瓷电及热性能的影响很大。
2、陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的结合键为离子键（如MgO、Al2O3）、
3. 在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、 耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有 的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面 得到广泛的应用。
二、陶瓷的特点
1、陶瓷材料的相组成特点 通常由三种不同的相组成,即晶相、玻璃
相和气相(气孔)。
• 气相法：气相合成法、气相热分解法。 • 液相法：沉淀法、醇盐水解法、溶胶凝胶法等。
固相法
固相法就是以固态物质为出发原料，通过化 合、分解、固溶、氧化还原以及相变等反应来制 备粉料的方法。 (1)化合反应法 (2)热分解法 (3)氧化—还原法
气相法
液相法
液相法
沉淀法 醇盐水解法 溶胶－凝胶法 溶剂蒸发法
陶瓷烧结示意图 (a)颗粒间的松散接触；(b)颗粒之间形成颈部；
(c)颗粒互相堆积形成多晶聚合体
烧结方法
• 常压烧结：电炉 • 热压烧结：一般热压、热等静压等
烧结温度低 烧结体致密，气孔率低。 晶粒细小 • 反应烧结
热压烧结
热等静压烧结
新烧结工艺
• 微波烧结 • 等离子放电烧结 • 自蔓延
缺点：
1. 需要大量的有机黏结剂需要长时间 的脱脂工程
2. 成形模具设计难，制造成本高等问 题。
流延成形
流延法成形设备比较简单，工艺稳定，可连续操作，便于自 动化生产．生产效率高。 但流延成形法中素坯膜含大量有机添加剂，体积分数高达30 ％以上，干燥或烧结收缩较大，增加了过程的控制难度。
3、烧结
• 大型坯件的生产有困难，模具磨损大、加 工复杂、成本高。
• 压力分布不均，致密度不均，易产生开裂、 分层等现象
等静压成型 • 装入密闭容器(包套)内的粉
料在压力缸中承受流态介质 的高压，整个包套基本上受 到均等的压力。加压过程中 不加热，称为冷等静压；加 压过程中同时加热使工件烧 结则称之为热等静压，通常 用高纯氩气作为加压介质。 经热等静压的工件密度可达 到98%以上。
新型陶瓷
表 陶器与瓷器的区别
类别 材料
温度
釉
陶器 普通粘土 700-900度 上低温釉
（紫砂泥）
或不上釉
瓷器 瓷土
1200度以 上高温釉
（高岭土）
上
声音 雄浑
清脆
源产地 世界范围
中国独有
高铝质粘 土和瓷土 釉的发明
原料纯化 陶瓷制备 的新工艺 陶瓷理论
陶器
瓷器 传统陶瓷
先进陶瓷 (微米级)
纳米陶瓷