陶瓷工藝學(xué)名詞解釋

1、流延成型：將粉體加入粘合劑混合成漿料，再把漿料放入流延機(jī)的料 斗中，流經(jīng)薄膜載體上，形成膜坯。梯度陶瓷材料：在同一材料內(nèi)不同方向上由一種功能逐漸連續(xù)分布為 另一種功能的材料稱為梯度材料。生物活性陶瓷：能在材料界面上誘發(fā)特殊生物反應(yīng)，從而在材料和組 織間形成化學(xué)鍵性結(jié)合的生物陶瓷。功能陶瓷：指具有電、磁、光、超導(dǎo)、聲、生物、化學(xué)（答出7個(gè)中 的5個(gè)）等及其功能轉(zhuǎn)換的陶瓷。壓電陶瓷：由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑螂娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的某些陶瓷微裂紋增韌：陶瓷材料中存在許多小于臨界尺寸的微紋，這些微裂紋在負(fù)載作用下是非擴(kuò)展性的，但大的裂紋在擴(kuò)展中遇到這些裂紋時(shí)，使擴(kuò)展裂紋轉(zhuǎn)向，吸收能量，起到提高韌性的作用，稱為微

2、裂紋增韌。反應(yīng)燒結(jié)：通過多孔坯體同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使坯體質(zhì)量增加，孔隙減小，并燒結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。PTC陶瓷：具有正的溫度系數(shù)的陶瓷材料（或隨溫度升高，陶瓷材料的電阻率增大的陶瓷材料）熱釋電陶瓷：因溫度而引起表面電荷變化的陶瓷（某些陶瓷）。表面強(qiáng)化韌化：由于氧化鋯四方晶向單斜晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積膨脹，從而使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，起到強(qiáng)化和韌化的作用。低膨脹陶瓷材料：指膨脹系數(shù)的絕對值小于2×10-6/的陶瓷材料。敏感陶瓷材料：當(dāng)作用于由這些材料制造的元件上的某一個(gè)外界條件，如溫度、壓力、濕度、氣氛、電場、光及射線等改變時(shí)，能引起該材料某種物理性能的變化，從而

3、能從這種元件上準(zhǔn)確迅速地獲得有用的信號。反應(yīng)燒結(jié)：通過多孔坯體同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，坯體質(zhì)量增加，孔隙率減小，并燒結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。壓電效應(yīng)：向壓電陶瓷施加機(jī)械應(yīng)力或電場后，在壓電陶瓷的表面出現(xiàn)電荷或陶瓷沿極化方向發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。PTC效應(yīng)：正溫度系數(shù)效應(yīng)，即陶瓷材料的體積電阻率隨溫度升高而升高的特性。具緩變型、突變型等等。人工極化：人工極化就是在電場作用下使材料內(nèi)的電疇沿電場方向取向的過程，其結(jié)果是材料內(nèi)部的正負(fù)電荷中心產(chǎn)生偏離而出現(xiàn)極化。而沒有施加外電場的情況下，材料內(nèi)部自行產(chǎn)生極化的現(xiàn)象稱自發(fā)極化。特種陶瓷：不同于傳統(tǒng)日用、建筑衛(wèi)生陶瓷的用于現(xiàn)

4、代工業(yè)、高科技技術(shù)領(lǐng)域的陶瓷材料，亦稱先進(jìn)陶瓷、高技術(shù)陶瓷或精細(xì)陶瓷等。包括利用其力學(xué)、高溫性能等的結(jié)構(gòu)陶瓷與及利用其特殊功能的功能陶瓷等等。蜂窩陶瓷：有規(guī)范的孔結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，主要利用其特殊的孔型結(jié)構(gòu)，起到過濾、隔熱、隔音、抗熱震性等等性能的一類陶瓷材料。95氧化鋁陶瓷：以剛玉為主晶相，氧化鋁含量在95%左右的陶瓷材料，具備優(yōu)良的力學(xué)性能、熱學(xué)性能及其它功能性。PTCR：正溫度系數(shù)熱敏電阻。是指具有電阻率隨溫度升高開始逐漸下降，達(dá)某一溫度后，電阻率突然大幅度上升的特性的材料功能陶瓷：利用材料的力學(xué)之外的性能的一類陶瓷材料，能表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能等。如壓電、熱釋電、熱敏、氣

5、敏、濕敏、光敏、磁敏等以及其功能的耦合等等。復(fù)合材料：由有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料。既保留原組成材料的重要特點(diǎn)，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。這種材料稱復(fù)合材料。部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷：是指在氧化鋯中添加適量的可形成固溶體的氧化釔等物質(zhì)，穩(wěn)定四方氧化鋯晶體不相變。從而在室溫得到不相變的四方和立方氧化鋯的混合物，稱為部分穩(wěn)定氧化鋯。這種材料稱部分穩(wěn)定氧化鋯。簡稱PSZ。壓電陶瓷：向壓電陶瓷施加機(jī)械應(yīng)力或電場后，在壓電陶瓷的表面出現(xiàn)電荷或陶瓷沿極化方向發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的陶瓷稱壓電陶瓷。1特種陶瓷成型工藝主要有模壓或干壓

6、、等靜壓、熱壓注、注漿、擠壓、 軋膜等中四個(gè)。2陶瓷脆性改善的方法有納米復(fù)相、相變增韌、纖維補(bǔ)強(qiáng)3氧化物和非氧化物陶瓷的硬度大，是因其晶體化學(xué)鍵多屬離子鍵和共價(jià)鍵4含鋯的礦石，在自然界主要有斜鋯石和鋯英石5熱敏陶瓷按RT特性可分為NTC、PTC、臨界、線性6燒成制度包括 升溫速率、最高燒成溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度。7制作高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料應(yīng)滿足采用高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須；在制備條件下纖維或晶須的性能不退化；纖維或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；熱膨脹系數(shù)要匹配，纖維的膨脹系數(shù)應(yīng)略大于基體膨脹系數(shù)；纖維與基體間的結(jié)合力要適中，以達(dá)到拔出效應(yīng)。8壓電陶瓷人工極化過程中，初期是180°疇

7、轉(zhuǎn)向。 9絕緣陶瓷材料主要強(qiáng)調(diào)該材料具有高的體積電阻率。10生物惰性陶瓷包括：氧化鋁單晶或陶瓷、氧化鋯、微晶玻璃三大類。11燒結(jié)機(jī)制包括 蒸發(fā)和凝聚、擴(kuò)散、粘滯流動與塑性流動、溶解與沉淀。12釬維補(bǔ)強(qiáng)基復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)韌化機(jī)理是負(fù)載傳遞；預(yù)應(yīng)力效應(yīng)；拔出效應(yīng)；微裂紋化能量吸收；裂紋轉(zhuǎn)向。13鐵電陶瓷在居里點(diǎn)以下具有自發(fā)極化。14大容量電容器陶瓷材料要求具有高的介電常數(shù)。15生物活性陶瓷包括：羥基磷灰石、生物活性玻璃、生物降解陶瓷三大類。16按用途和性能分，陶瓷包括傳統(tǒng)陶瓷 與特種陶瓷兩大類。17結(jié)構(gòu)陶瓷材料種類有很多，如氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等等。18復(fù)合材料主要由基體和

8、增強(qiáng)體兩部分組成。19氧化鋁陶瓷主要有三種晶型，分別是-Al2O3、-Al2O3和-Al2O320流延成形和軋膜成形是薄片狀陶瓷坯體常見的成形方法。21絕緣陶瓷有多項(xiàng)性能要求，一般要有高的體積電阻率、高的抗電強(qiáng)度、低的介電常數(shù)、低的介質(zhì)損耗、滿足要求的力學(xué)強(qiáng)度。22按不同的材料分，電容器的類型有很多種，非鐵電電容器、鐵電陶瓷電容器、半導(dǎo)體電容器等等是常見的三種類型。23所謂半導(dǎo)化，是指在禁帶中形成附加能級，即施主能級和受主能級24結(jié)構(gòu)陶瓷包括氧化物陶瓷與 非氧化物陶瓷兩大類。25敏感陶瓷種類繁多，如壓敏、熱敏、濕敏、氣敏、光敏、磁敏感等等就是典型的敏感陶瓷。26陶瓷材料脆性斷裂往往表現(xiàn)為瞬間、

9、無先兆和暴發(fā)式斷裂。27陶瓷燒結(jié)的傳質(zhì)機(jī)理主要有蒸發(fā)-凝聚、擴(kuò)散、粘滯流動和塑性流動、溶解-沉淀28從材料的極化性能看，鐵電陶瓷材料和非鐵電陶瓷材料是常見的電容器陶瓷材料。29氧化鋁和氧化鋯是兩類典型的氧化物陶瓷材料。30分散劑、粘結(jié)劑、懸浮劑、增塑劑、溶劑等流延成形漿料中常見的添加劑。31鐵氧體磁性陶瓷的主要晶型有尖晶石型，磁鉛石型和石榴石型三種32特種陶瓷包括結(jié)構(gòu)陶瓷 功能陶瓷兩大類。33功能陶瓷種類多，如絕緣陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷等就是典型的功能陶瓷。34氧化鋯陶瓷主要晶型有單斜氧化鋯、四方氧化鋯和立方氧化鋯三種。35特種陶瓷常見的成形方法有干壓成形、等

10、靜壓成形、熱壓鑄成形、軋膜成形、擠制成形等等。36摻雜和強(qiáng)制還原陶瓷半導(dǎo)化的兩個(gè)有效途徑。37非氧化物陶瓷有多種，碳化物陶瓷和氮化物陶瓷是兩個(gè)典型。38瘠性料的塑化主要加入粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑三種添加劑。39生物陶瓷的主要類型有生物惰性陶瓷，生物活性陶瓷和診斷陶瓷三種。四、問答題(每小題6分，共18分)1、陶瓷材料制成PTC陶瓷材料有哪幾個(gè)條件？答：晶粒半導(dǎo)化 晶界適當(dāng)絕緣化 2、固相燒結(jié)的推動力是什么？如何實(shí)現(xiàn)特種陶瓷的低溫?zé)Y(jié)？答：推動力是毛細(xì)管壓力。實(shí)現(xiàn)方法：引入添加劑、壓力燒結(jié)、使用易于燒結(jié)的粉料3、制作高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料應(yīng)滿足哪些要求？答：采用高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須；在制備條

11、件下纖維或晶須的性能不退化；纖維或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；熱膨脹系數(shù)要匹配，纖維的膨脹系數(shù)應(yīng)略大于基體膨脹系數(shù)；纖維與基體間的結(jié)合力要適中，以達(dá)到拔出效應(yīng)。4、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的配方組成點(diǎn)為什么一般選取在Zr/Ti=55/45處？答案要點(diǎn)： PZT系壓電陶瓷，壓電性好。相界附近為兩相共存區(qū)，鐵電離子極易極化，Kp值高；且相界為一直線，性能不隨溫度而變化。5、添加劑對燒結(jié)所起的作用。添加劑對燒結(jié)所起的作用，有以下幾個(gè)方面:(1)改變點(diǎn)缺陷濃度，從而改變某種離子的擴(kuò)散系數(shù)；(2)在晶界附近富集，影響晶界的遷移速率，從而減少晶粒長大的干擾作用；(3)提高表面能/界面能比值，直接提高致密化的動力；(

12、4)在晶界形成連續(xù)第二相，為原子擴(kuò)散提供快速途徑；(5)第二相在晶界的釘扎作用，阻礙晶界遷移。6、鐵氧體材料的主要晶體結(jié)構(gòu)類型有哪三種？按矯頑力可分為哪兩類？尖晶石 磁鉛石和石榴石型。按矯頑力大小分為軟磁和硬磁兩類。7、PTC陶瓷材料配方中常引入的添加劑有哪幾類？答：1）施主摻雜半導(dǎo)化添加劑；2）移動居里點(diǎn)的移峰劑；3）使晶界適度絕緣的添加劑；4）形成玻璃相吸收雜質(zhì)的添加劑； 注：多回答不扣分8.改善陶瓷脆性及強(qiáng)化陶瓷的主要途徑有哪些？答：主要途徑有：氧化鋯相變增韌；纖維（晶須）補(bǔ)強(qiáng)增韌；納米陶瓷增強(qiáng)增韌；微裂紋增韌；顆粒彌散補(bǔ)強(qiáng)增韌。（答前3種亦可）9、鐵氧體的成型方法有哪些？（至少列出5種

13、）答：1、干壓成型成型；2熱壓鑄成型；3沖壓成型；4注漿成型；5擠壓成型；6磁場成型。1、敘述熱壓鑄成型95氧化鋁陶瓷材料生產(chǎn)工藝，并說明各工藝要點(diǎn)。（12分）答一、生產(chǎn)工藝：原料鍛燒-配方-球磨真空和蠟制蠟餅化蠟餅熱壓鑄 成型排蠟燒成 二、工藝要點(diǎn)：原料鍛燒使Al2O3氧化鋁轉(zhuǎn)化為Al2O3。加入硼酸，1450形成硼酸鈉揮發(fā)除鈉，純化氧化鋁；減少燒成收縮；減少石蠟用量。配方達(dá)到氧化鋁含量為95wt%左右。鎂系、鈣系配方。球磨干磨，利于和蠟。加入油酸助磨。30-40小時(shí)。真空和蠟制蠟餅熱料倒入蠟漿中，充分?jǐn)嚢?，排除空氣。化蠟?0-100將蠟餅加熱熔化成熔體。熱壓鑄成型蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)，空氣壓

14、力下將熱漿壓入冷鋼模中，快速冷凝成型。排蠟蠟坯埋入吸附劑中，慢速升溫將石蠟排除。燒成 1580-1650 下燒成。10.非鐵電電容器陶瓷中，含鈦陶瓷的生產(chǎn)過程中應(yīng)注意哪些問題？（12分） 答：鈦是一種變價(jià)金屬元素，其外層電子為3d2，和4S2，由于4s層能級更低，更穩(wěn)定，從而3d層更易失去電子，這樣，Ti4+離子便容易獲得電子被還原為Ti3+，Ti2+。在金紅石瓷燒結(jié)過程中，如果氧氣不足，則會出現(xiàn)Ti2O3或TiO，結(jié)果造成在O2-的節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)空位，或出現(xiàn)Ti4+離子的填隙缺陷結(jié)構(gòu)，這些正電中心捕獲結(jié)合松弛的多余電子而滿足了電中性的平衡狀況。當(dāng)受到較低能量激發(fā)后，松弛電子則易于躍遷至導(dǎo)帶，形成

15、電子導(dǎo)帶而使含鈦陶瓷介電性能惡化。 因此，在含鈦陶瓷的燒結(jié)過程中應(yīng)保持氧化氣氛燒結(jié)。11.壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝過程包含哪些？各工藝過程應(yīng)注意哪些問題？（13分）答：壓電陶瓷的主要工藝過程包括：配料，球磨，干燥，預(yù)燒，二次球磨，干燥，造粒，成型，排塑，燒結(jié)，精修，上電極，燒銀，極化，性能測試。a配料要準(zhǔn)確；b球磨要達(dá)到細(xì)度要求；c預(yù)燒要使原料充分反應(yīng)合成所需要的晶體結(jié)構(gòu)，但預(yù)燒溫度不能太高，否則會增加第二次球磨的難度。d成型之前要在粉體中加入粘結(jié)劑，便于成型。但在燒結(jié)之前要將這些粘結(jié)劑排除，否則會降低坯體的密度，因此在燒結(jié)之前要將坯體升溫到800左右，這個(gè)過程稱為排塑。e燒結(jié)要在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，

16、保持適當(dāng)?shù)臒Y(jié)氣氛。f上電極一般要將銀電極升溫?zé)Y(jié)覆蓋在陶瓷的表面上。g極化：可以在適當(dāng)?shù)臏囟认聵O化，極化電場不能太高，否則會使瓷片擊穿，但也不宜過低，否則極化不能完全。12. 絕緣陶瓷的主要性能要求有哪些？（12分） 答: 1、應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋增韌機(jī)理：- 。 2、微裂紋增韌機(jī)理： -。13、試寫出壓電陶瓷生產(chǎn)工藝，并說明各工藝要點(diǎn)。（12分）答：壓電陶瓷的主要工藝過程包括：配料，球磨，干燥，預(yù)燒，二次球磨，干燥，造粒，成型，排塑，燒結(jié)，精修，上電極，燒銀，極化，性能測試。a配料要準(zhǔn)確；b球磨要達(dá)到細(xì)度要求；c預(yù)燒要使原料充分反應(yīng)合成所需要的晶體結(jié)構(gòu)，但預(yù)燒溫度不能太高，否則會增加第二次球磨的

17、難度。d成型之前要在粉體中加入粘結(jié)劑，便于成型。但在燒結(jié)之前要將這些粘結(jié)劑排除，否則會降低坯體的密度，因此在燒結(jié)之前要將坯體升溫到800左右，這個(gè)過程稱為排塑。e燒結(jié)要在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，保持適當(dāng)?shù)臒Y(jié)氣氛。f上電極一般要將銀電極升溫?zé)Y(jié)覆蓋在陶瓷的表面上。g極化：可以在適當(dāng)?shù)臏囟认聵O化，極化電場不能太高，否則會使瓷片擊穿，但也不宜過低，否則極化不能完全。14、試寫出氧化鋁陶瓷熱壓鑄生產(chǎn)工藝，并說明各工藝要點(diǎn)。（12分）答案要點(diǎn)：一、生產(chǎn)工藝：原料鍛燒-配方-球磨真空和蠟制蠟餅化蠟餅熱壓鑄成型排蠟燒成二、工藝要點(diǎn)：原料鍛燒使Al2O3氧化鋁轉(zhuǎn)化為Al2O3。加入硼酸，1450形成硼酸鈉揮發(fā)除鈉

18、，純化氧化鋁；減少燒成收縮；減少石蠟用量。配方達(dá)到氧化鋁含量為95wt%左右。鎂系、鈣系配方。球磨干磨，利于和蠟。加入油酸助磨。30-40小時(shí)。真空和蠟制蠟餅熱料倒入蠟漿中，充分?jǐn)嚢?，排除空氣?；烇?0-100將蠟餅加熱熔化成熔體。熱壓鑄成型蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)，空氣壓力下將熱漿壓入冷鋼模中，快速冷凝成型。排蠟蠟坯埋入吸附劑中，慢速升溫將石蠟排除。燒成 1580-1650 下燒成。15、在PTC陶瓷生產(chǎn)中常引入的添加劑有哪些？各有何作用（12分）答：1）施主摻雜半導(dǎo)化添加劑；使晶體充分半導(dǎo)化2）移動居里點(diǎn)的移峰劑；將鈦酸鋇的溫度突跳點(diǎn)移到達(dá)到滿足使用要求的溫度附近3）使晶界適度絕緣的添加劑；是P

19、TC效應(yīng)產(chǎn)生的必要條件4）形成玻璃相吸收雜質(zhì)的添加劑；凈化主晶格，使晶體半導(dǎo)化得以實(shí)現(xiàn) 注：多回答不扣分16、試敘述纖維增韌補(bǔ)強(qiáng)陶瓷的對纖維與基體的要求，說明為什么。（13分）1）高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須（均大于基體材料），才能增韌補(bǔ)強(qiáng)2）在復(fù)合材料制備條件（如溫度和氣氛）下，纖維或晶須性能不退化。材料性能整體不退化。3）纖維或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。才能產(chǎn)生更好的性能4）熱膨脹系數(shù)匹配，最好是f適當(dāng)大于m，受到壓應(yīng)力。5）在復(fù)合材料中，纖維與基體間的結(jié)合力以達(dá)到這樣的程度為宜，即保證基體應(yīng)力向纖維上的有效傳遞，又能使纖維從基體中有足夠長度的撥出。 效果最好。17、試寫出單片陶瓷電容器生產(chǎn)

20、工藝，并說明各工藝要點(diǎn)。（12分）配料-球磨-預(yù)燒-成形-燒成-被銀-燒銀-焊引線-包封-測試要點(diǎn)說明18、試寫出氧化鋁陶瓷基片生產(chǎn)工藝，并說明各工藝要點(diǎn)。（12分）配料-制漿-流延成形-沖片切割-排膠-燒成-整形要點(diǎn)說明19、準(zhǔn)同型相界？壓電陶瓷配方為何選擇在鋯/鈦比為55/45處的相界線上？（12分）答：在PZT壓電陶瓷的相圖中，在低于居里溫度下存在一條不同晶體結(jié)構(gòu)的分界線，這條分界線稱為晶相界，也稱為準(zhǔn)同型相界。 對于PZT壓電陶瓷選擇在準(zhǔn)同型的原因是在準(zhǔn)同型相界附近的壓電陶瓷具有優(yōu)異的壓電性能，如較大的壓電常數(shù)和極大的介電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)等。主要原因是因?yàn)樵谙嘟缣幊煞值木w結(jié)構(gòu)屬于四

21、方菱方兩相過渡的特殊情況，此時(shí)兩相共存，在電場或外力作用下發(fā)生形變時(shí)，晶格結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生相變，有利于自發(fā)極化的方向，或者說有利于鈦離子和氧離子之間的位移，因此在準(zhǔn)同型相界附近，壓電陶瓷的介電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)能夠達(dá)到極大值。20、試敘述氧化鋯增韌機(jī)理。（13分）答：1）應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋增韌-(1) ZrO2顆粒彌散在其它陶瓷基體中，由于兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)，在冷卻過程中，ZrO2顆料周圍則有不同的受力情況，當(dāng)它受基體的壓抑，ZrO2的相變受抑制。(2) ZrO2其相變溫度隨著顆粒尺寸的降低而下降，一直可以降到室溫以下。當(dāng)基體對ZrO2顆粒有足夠的壓應(yīng)力，而ZrO2顆粒度又足夠小，則其相變溫度可

22、降至室溫以下，這樣在室溫是仍可以保持四方相。(3) 當(dāng)材料受到外應(yīng)力時(shí)，基體對ZrO2的壓抑作用得到松馳，顆粒即發(fā)生四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變，并在基體中引起微裂紋，從而吸收了主裂紋擴(kuò)展的能量，達(dá)到增韌的效果。2）微裂紋增韌- t-ZrO2向m-ZrO2轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，在轉(zhuǎn)變粒子的周圍形成許多小于臨界尺寸的微裂紋。這些微裂紋在負(fù)載作用下是非擴(kuò)展性的，因此并不降低材料的強(qiáng)度。當(dāng)大的裂紋在負(fù)載作用下擴(kuò)展遇到這些微裂紋時(shí)，將誘發(fā)新的相變，并使擴(kuò)展裂紋轉(zhuǎn)向而吸收能量，起到提高K1C值的作用。這種韌化機(jī)制叫微裂紋增韌機(jī)制。3）表面強(qiáng)韌化-由于燒結(jié)體表面不存在基體的約束，因此t-ZrO2容易轉(zhuǎn)變成m-ZrO2

23、。而內(nèi)部的四方晶由于受到來自基體各方面的壓力而保持亞穩(wěn)態(tài)。因此表面的單斜晶比內(nèi)部多。由于四方晶向單斜晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積膨脹，從而使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力五、計(jì)算題(10×2=20)1、某一電容器陶瓷配方是:0.64BaTi4O9+0.36ZnO+0.5wt%MnCO3,以BaCO3， TiO2，ZnO， MnCO3為原料，試計(jì)算其各原料的重量百分比？(原子量:Ti為47.88, O為16,Ba為137.33,Zn為65.39,C為12)1解：BaCO3分子量：197.33； TiO2分子量為79.88；ZnO分子量為81.39。BaCO3 + 4TiO2 BaTi4O9 + CO2摩爾數(shù) 0.

24、64 4*0.64 （ZnO）0.36質(zhì)量 0.64*197.33 4*0.64*79.87 0.36*8 126.29 204.47 29.6 加和360.06質(zhì)量百分比 35.1 56.8 8.1 外加0.5wt%MnCO32、已知某坯料的化學(xué)組成如表所示：化學(xué)組成Al2O3MgOCaOSiO2（%）93.51.51.04所用原料為工業(yè)氧化鋁（未鍛燒）、滑石（未鍛燒）、碳酸鈣、蘇州高嶺土，求配料百分組成。設(shè)各種原料為純原料，其理論組成分別為碳酸鈣（CaO56.03%、CO243.97%）、滑石（MgO31.7%、SiO263.5%、H2O4.8%），蘇州高嶺土（Al2O339.5%、SiO

25、246.5%、H2O14%）。答: 采用消元法計(jì)算坯料組成（%）Al2O393.5MgO1.5CaO1.0SiO24.0第一步，引入碳酸鈣1×100/56.03=1.781.0余93.51.54.0第二步，引入滑石1.5×100/31.7= 4.731.54.73×63.5%=3.00余93.51.00第三步，引入高嶺土1.0×100/46.5=2.152.15×39.5%=0.851.00余92.65最后，引入工業(yè)氧化鋁92.6592.65余表中計(jì)算所用原料總量為1.78+4.73+2.15+92.65=101.31，化為所有原料的質(zhì)量百分比

26、為：碳酸鈣1.78/101.31×100%=1.76%； 滑石4.73/101.31=4.67%高嶺土2.15/101.31=2.12% 氧化鋁92.65/101.31=91.45%3、已知材料配方組成為:Pb(Mg1/3Nb2/3)0.345Ti0.405Zr0.25O3,計(jì)算Pb3O4(685.6)， TiO2(80.1)，ZrO2(123.0)， Nb2O5(266.0),MgCO3(84.3)的用量。(答案精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位)解： Pb3O4 MgCO3 Nb2O5 TiO2 ZrO2 摩爾數(shù) 1/3 1/3*0.345 1/3*2/3*0.345 0.405 0.25質(zhì)量

27、 1/3*685.6 1/3*0.345*784.3 1/3*2/3*0.345*266 0.405*80.1 0.25*123.0 228.53 9.69 30.59 32.44 30.75質(zhì)量和 332.0質(zhì)量百分比 68.83 2.92 9.21 9.77 9.234、已知某坯料的化學(xué)組成如表所示：化學(xué)組成燒滑石生滑石高嶺土BaCO3ZrO2（%）58.226.23.97.83.9所用原料滑石（未鍛燒滑石3MgO4SiO2H2O）、高嶺土Al2O3 2SiO2H2O），根據(jù)各原料的質(zhì)量百分比，求出其化學(xué)組成。(分子量:Al2O3 為101.9，SiO2為60.0，MgO為40.3，BaC

28、O3為197.4。答案精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位)解： MgO質(zhì)量數(shù)：58.2/361.3*120.9+26.2/379.3*120.9=19.48+8.35=27.83Al2O3質(zhì)量數(shù)：3.9*39.5=1.54SiO2質(zhì)量數(shù)：3.9*46.5+58.2*240.4/361.3+26.2*240/379.3=57.12BaO質(zhì)量數(shù)：BaCO3高溫分解153.4/197.4*7.8=6.06ZrO2質(zhì)量數(shù)：3.9所用原料總量為96.45化為所有原料的質(zhì)量百分比為：MgO28.85%； Al2O31.60%; SiO259.22%; BaO6.28% ; ZrO24.04%5、已知材料配方組成為:（1

29、-y）(Ba1-CaTi1.02O3)ySrSnO3.若y取0.01,取0.04,試計(jì)算BaCO3（197.4）、TiO2(80.1)、SrCO3(147.6)、CaCO3(100.1)、SnO2(150.7)的用量。(分子量CO244.0，CaO56.1)解：化合物：BaCO3 CaCO3 TiO2 SrCO3 SnO2摩爾數(shù)：0.99×0.96 0.99×0.04 0.99×1.02 0.01 0.01質(zhì)量： 187.609 3.964 80.1 1.476 1.507總量：275.446百分含量： 68.11% 1.44% 29.37% 0.54% 0.55

30、%6某坯料的化學(xué)組成如下：Al2O3為92.8wt%、MgO為1.7wt%、SrO為1.0wt%、SiO2為4.5wt%，用原料氧化鋁、純滑石3MgO4SiO2H2O、碳酸鍶、蘇州高嶺配制；根據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。Al2O3(101.9)、SiO2 （60.0）、MgO(40.3)、SrCO3(147.6)、蘇州高嶺（Al2O3 2SiO2 ）解：SrCO3質(zhì)量：1/103.6/147.61.43滑石量：1.7/0.3175.363滑石引入TiO2量：5.363×63.5/1003.41其余SiO2由蘇州高嶺引入，需高嶺量100×(4.53.41)/46.52.3

31、44高嶺引入氧化鋁量：2.344×39.50.926需工業(yè)氧化鋁量：92.80.92691.874四種原料總和：91.874+5.363+1.43+2.344101.011則配方中氧化鋁90.95；SrCO31.42；高嶺0.92；滑石5.317、已知坯料的化學(xué)組成如下：Al2O3為93.0wt，MgO為1.5wt，SrO為1.0wt，SiO2為4.5wt。用原料氧化鋁、純滑石3MgO.4SiO2.H2O，碳酸鍶、蘇州高嶺配制，根據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。（Al2O3，SiO2，MgO，H2O分子量分別為101.9，60.0，40.3，18，碳酸鍶中氧化鍶含量為103.6/14

32、7.6）。1答案：配方質(zhì)量百分組成為：Al2O3 90.71% SrCO3 1.41% 高嶺3.19% 滑石4.68%8、以BaCO3、SrCO3、Pb3O4、Fe2O3配料，試計(jì)算鋇鍶復(fù)合鐵氧體Ba0.45Sr0.45Pb0.1O6Fe2O3配方的百分組成。已知BaCO3、SrCO3、Pb3O4、Fe2O3的摩爾質(zhì)量分別是197.3、147.6、 685.6、 159.7。解 BaCO3 0.45×197.388.79 7.82%SrCO3 0.45×147.666.24 5.83%Pb3O4 0.1×685.6÷322.85 2.01%Fe2O3 6

33、×159.7958.20 84.34%1136.089、已知坯料的化學(xué)組成如下：Al2O3為92.0wt，MgO為1.5wt，SrO為1.0wt，CaO為1.0wt，SiO2為4.5wt。用原料氧化鋁、純滑石3MgO.4SiO2.H2O，碳酸鍶、煅燒高嶺Al2O32SiO2、氧化硅配制，根據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。（Al2O3，SiO2，MgO，H2O分子量分別為101.9，60.0，40.3，18，碳酸鍶中氧化鍶含量為103.6/147.6，氧化鈣分子量56，CO2分子量為44）。答案：需SrCO3 1.42克；需CaCO3 1.79克；需滑石4.7克；需補(bǔ)高嶺2.77克；需

34、補(bǔ)氧化鋁90.73克；合計(jì)：1.42+1.79+4.7+2.77+90.73=101.41克配方質(zhì)量百分組成為：Al2O3 89.47% SrCO3 1.40% CaCO3 1.77% 高嶺2.73% 滑石4.63%六、論述題（每題10分，共20分）1、鐵氧體材料的主要晶體結(jié)構(gòu)類型有哪三種？按矯頑力可分為哪兩類？答：尖晶石 磁鉛石和石榴石型。 按矯頑力大小分為軟磁和硬磁。 矯頑力Hc大的物質(zhì)，由于消磁困難，稱為永久磁石或硬磁材料，Hc小的物質(zhì)，稱為軟磁性材料。2、 試寫出PTC陶瓷典型生產(chǎn)工藝流程，并綜合論述各工藝要點(diǎn)。 答： PTC陶瓷的生產(chǎn)工藝，由于產(chǎn)品性能要求不同，配方不同，形狀大小不同

35、，成型方法不同，其生產(chǎn)工藝也不盡相同，其基本工序是：配料；合成燒塊；濕混及球磨；加入其他物質(zhì)（濕混及球磨）；成型及燒成；電極制備 ；測量 。 配料；合成燒塊；濕混及球磨-目的是合成主晶相，原料中的有害雜質(zhì)的控制。舉例說明。 球磨-為達(dá)到一定細(xì)度，利于燒結(jié)。加入其他物質(zhì)（濕混及球磨）-控制粉料的顆粒大小及各組成的均勻程度。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)對電阻率的要求選取適當(dāng)?shù)牧６?。成?可以用模壓法或等靜壓法等各種方法，并舉例說明工藝特點(diǎn)。燒結(jié)-燒結(jié)制度對產(chǎn)品的性能影響很大， 根據(jù)需要的室溫電阻率來考慮。電極制備-根據(jù)使用電壓選擇，如強(qiáng)電場下用一般的電極材料，弱電場下低電壓用歐姆電極。因電極和材料之間無接

36、觸電阻或接觸電阻低、無整流性正反電場方向的電組值一致。測量-華中科大或北京中科院R-T曲線測量儀。 3、試分析ZrO2的增韌機(jī)理（要求用氧化鋯相變過程中的能量變化圖來分析）。當(dāng)基體對t-ZrO2向m-ZrO2轉(zhuǎn)變有很大的約束力時(shí)(曲線1)，單斜晶反而比四方晶有更高的自由能，轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生，四方晶可以保存下來。當(dāng)有外力(Ua)作用時(shí)，由于外力的作用，部分解除了基體的約束力，轉(zhuǎn)變才可以進(jìn)行。這時(shí)的轉(zhuǎn)變稱為應(yīng)力誘發(fā)相變。Ua與外應(yīng)力的關(guān)系可寫為：a= 將上式代入得 a 式中：a和T分別為誘發(fā)應(yīng)力和相變引起的應(yīng)變。Gchem愈大，相變所作的功也愈大，吸收的斷裂能也愈大。穩(wěn)定劑的加入，形成固溶體，從而使

37、Gchem增加。ZrO2相變過程中的能量變化4、試寫出壓電陶瓷典型生產(chǎn)工藝流程，并綜合論述各工藝要點(diǎn)。1）工藝流程； 配料-球磨-干燥-預(yù)燒-二次球磨-干燥-過篩-成型-排塑-燒結(jié)-精修-上電極-燒銀-極化-測試2）配料要準(zhǔn)確；3）球磨介質(zhì)、細(xì)度；4）預(yù)燒目的與防止鉛揮發(fā)；5）扎膜、干壓、流延等成型方法；6）粘結(jié)劑的引入與排除；7）燒結(jié)防鉛揮發(fā)；8）上銀電極或三層鍍；9）燒銀800左右；10）極化概念與工藝；5、欲生產(chǎn)PZT壓電變壓器芯片，其材料主要性能要求是高Kp值，你如何選擇該陶瓷的組成點(diǎn)，并說明理由？答案要點(diǎn): 1、 PZT系壓電陶瓷，壓電性好；應(yīng)選擇Zr/Ti比為55/45附近；2、相界附近為兩相共存區(qū)，鐵電離子極易極化，Kp值高；3、且相界為一直線，性