特種陶瓷-考試重點(diǎn)(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上普通陶器:即指土陶盆、罐、缸、甕，以及耐火磚等具有多孔性著色坯體的制品，原料顆粒比較粗。瓷：用高嶺土等燒制成的材料，質(zhì)硬且脆，比陶質(zhì)細(xì)致，也稱瓷器瓷石：主要含石英和絹云母。由于它是石質(zhì),一般是用機(jī)器粉碎。瓷石是天然配好的制瓷原料，在1200-1250的溫度下可以單獨(dú)燒成瓷器，這就是所謂的“一元配方”。高嶺土：元代，景德鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了高嶺土，并將其摻入瓷石中，即所謂的“二元配方”，它提高了原料中鋁的含量，使瓷胎可以耐受1280-1300的高溫，這是提高瓷胎堅(jiān)固性的必要條件。陶瓷：以無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì)為原料，在制造或使用過(guò)程中經(jīng)高溫（540以上）煅燒而成的制品和材料。狹義：無(wú)機(jī)非金

2、屬材料中的一種類型（水泥、玻璃、陶瓷等）。 廣義：一切無(wú)機(jī)非金屬材料及制品統(tǒng)稱陶瓷。特點(diǎn)：1、原料豐富（Clarke value，占地殼總量的70-80%）2、性能優(yōu)越：(抗壓)強(qiáng)度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化等3、與金屬、高分子、復(fù)合材料呈四足鼎立之勢(shì)傳統(tǒng)陶瓷:由粘土等硅酸鹽天然原料為主的坯料制成的日用餐具、耐火材料、水泥、瓶玻璃、衛(wèi)生潔具等。近代陶瓷:以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiC、Si3N4等人工原料或合成原料為坯料制成的陶瓷。特種陶瓷:采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學(xué)組成、嚴(yán)格控制成型及燒結(jié)工藝所合成的，達(dá)到設(shè)計(jì)的微觀結(jié)構(gòu)和精確的尺寸精度，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。

3、日本稱技術(shù)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷：用于機(jī)械結(jié)構(gòu)零件的陶瓷。功能陶瓷：具有特殊的電、磁、聲、光、熱、化學(xué)及生物功能的陶瓷。陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能1、材料的成分、顯微組織結(jié)構(gòu)與性能（一體化，正交化試驗(yàn)方法）2、材料的結(jié)構(gòu)受到組成及加工工藝的制約3、顯微結(jié)構(gòu)的研究指導(dǎo)材料工藝的制訂與優(yōu)化特種陶瓷的主要研究領(lǐng)域1、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，獲得優(yōu)異性能 2、材料的性能評(píng)價(jià)與可靠性單相多晶體：陶瓷的相組成主要由單一相的多個(gè)晶體組成多相多晶體：除了晶相（可能多相）外，還有氣孔和玻璃相晶相的結(jié)構(gòu)：晶粒大小(晶粒度)、分布、形態(tài)，結(jié)晶特性、取向、晶界及表面形態(tài)晶相：決定陶瓷基本性能的主導(dǎo)物相。單相多晶、多相多晶晶形：晶體在形成、生長(zhǎng)過(guò)程

4、中，習(xí)慣性地、自發(fā)地按一定的規(guī)律生長(zhǎng)和發(fā)育成一定的幾何形態(tài)。（自形晶：完整（完全發(fā)育）晶體；半自形晶和他形晶：生長(zhǎng)受到抑制，部分完整或很不完整。）主晶相：決定材料基本性能。次生相：對(duì)陶瓷性能起重要調(diào)節(jié)性能。（析出相）玻璃相：配料中引入的各種雜質(zhì)組分經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的物理、化學(xué)反應(yīng)，形成液相，冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ啵ǔ７植加诰Ы绮课唬＝Y(jié)構(gòu)與作用燒結(jié)體中起粘結(jié)作用，粘結(jié)晶相，連續(xù)分布填充氣孔、燒結(jié)體致密化降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)燒結(jié)抑制晶體長(zhǎng)大、防止晶形轉(zhuǎn)變（低溫?zé)Y(jié)）有利于雜質(zhì)、添加物的重新分布液相量依陶瓷的用途而定（液相量易變形，耐火度強(qiáng)度介電性）熱處理，促進(jìn)玻璃相晶化玻璃相有利于提高日用瓷的透明度釉料絕大

5、多數(shù)形成玻璃氣孔：1、孤立狀態(tài)、球形、分布于玻璃相、晶內(nèi)、晶界2、易造成應(yīng)力集中、減小有效截面面積，強(qiáng)度3、介電性（介電損耗）透明度4、隔熱、消音、過(guò)濾功能（多孔陶瓷（連通氣孔）形成：燒結(jié)溫度低、時(shí)間短（欠燒）氣體來(lái)自結(jié)構(gòu)水、碳酸鹽及硫酸鹽分解及有機(jī)物氧化(脫蠟、去除粘結(jié)劑、增塑劑等）燒結(jié)環(huán)境中氣氛的擴(kuò)散燒結(jié)溫度過(guò)高或升溫過(guò)快（過(guò)燒）晶粒：晶相的組成單元，是陶瓷材料最基本、最重要的顯微組成。影響晶粒大小的因素：原料的粒度分布、配方化學(xué)組成、燒結(jié)制度等（粒度較細(xì)、配方精確、合理科學(xué)的原料選擇、配料、混料、成型、燒成制度等，特別地，在配料中加入添加物）晶粒取向：晶粒在空間的位置與方向織構(gòu)：取向相同

6、的晶粒，擇優(yōu)取向各向異性（組織概念）陶瓷是以晶體為主的多晶集合體。各向同性特種成形工藝，如熱壓，可能導(dǎo)致晶粒的擇優(yōu)取向?qū)е陆M織應(yīng)力、熱應(yīng)力，變形開(kāi)裂表面：與真空或本身蒸氣接觸的面界面：表面與另一相物質(zhì)直接接觸時(shí)，稱為界面（晶界與相界）表面能：一定數(shù)量的質(zhì)點(diǎn)從體內(nèi)變成表面原子所需的能量表面缺陷：表面凹凸(缺口效應(yīng))與微裂紋晶界：不同位向的毗鄰晶粒間的原子(離子)的過(guò)渡排列。（幾個(gè)-幾百個(gè)原子層厚度）晶界應(yīng)力：晶界上由于雜質(zhì)排列不規(guī)則而使質(zhì)點(diǎn)距離疏密不均，從而形成微觀的機(jī)械應(yīng)力。晶粒越大，晶界應(yīng)力越大，易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致斷裂。界面工程：晶界(細(xì)化晶粒）強(qiáng)韌化晶界釘扎、彌散強(qiáng)化特種陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別

7、：1、成分上：有天然硅酸鹽原料發(fā)展到人工精選或合成原料2、結(jié)構(gòu)上：有以硅-氧四面體基本結(jié)構(gòu)單元發(fā)展到單純鋁-氧、鋯-氧八面體和硅-碳、硅-氮四面體以及其它結(jié)構(gòu)單元的組合3、晶粒尺寸上：由普通陶瓷的1-100m發(fā)展到10nm-1m，精細(xì)陶瓷4、工藝上：由液相燒結(jié)發(fā)展到少量或沒(méi)有液相的固相燒結(jié)分類：1、按晶質(zhì)與非晶質(zhì)的含量：全晶質(zhì)、半晶質(zhì)和玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)2、主晶相的晶粒尺寸：偉晶、巨晶、粗晶、中晶、細(xì)晶、微晶和隱晶結(jié)構(gòu)偉晶：d>3cm 巨晶：d=13cm 粗晶：d=10 5mm 中晶：d=2 5mm 細(xì)晶：d =0.2 2mm 微晶： d =0.02 0.2mm 2.隱晶： d <0.02

8、mm（礦物學(xué)）3、主晶相晶粒的相對(duì)大?。壕?、非均粒狀和斑狀結(jié)構(gòu)4、主晶相晶粒的自形程度：自形晶、半自形晶及他形晶5、晶粒(組織)的形態(tài)：粒狀、柱狀、柱粒狀、針狀、片 狀、樹(shù)枝狀、網(wǎng)絡(luò)狀、放射狀6、氣孔形態(tài)與分布：粗孔、細(xì)孔、微孔結(jié)構(gòu)7、其它：欠燒、過(guò)燒結(jié)構(gòu)，缺陷結(jié)構(gòu)、反應(yīng)結(jié)構(gòu)、分相結(jié)構(gòu)、熔蝕結(jié)構(gòu)等按晶粒形態(tài)分類(常用的分類方法)1、粒狀結(jié)構(gòu)：晶粒大小相近，彼此相互接觸，具顆粒狀(等軸晶）等軸晶對(duì)應(yīng)高致密度和高性能2、柱狀結(jié)構(gòu)：主晶呈柱狀，晶粒尺寸相近，排列無(wú)序3、柱粒狀結(jié)構(gòu)：晶粒大小不均、懸殊不大、粗晶粒呈柱狀、細(xì)晶粒呈粒狀，充填在柱粒之間4、針狀結(jié)構(gòu)：晶粒細(xì)長(zhǎng)如針狀，相互交織構(gòu)成網(wǎng)狀5、

9、斑狀結(jié)構(gòu)：晶粒大小懸殊，粗晶形成斑晶，細(xì)晶構(gòu)成基質(zhì)，當(dāng)基質(zhì)為玻璃時(shí)，構(gòu)成玻璃斑狀結(jié)構(gòu)按物理-化學(xué)過(guò)程分類1、反應(yīng)結(jié)構(gòu)：晶體相在高溫過(guò)程的物理化學(xué)過(guò)程中被置換或被熔蝕所留下的殘骸或形成的熔蝕邊界2、定向結(jié)構(gòu)：在溫度梯度或應(yīng)力作用下，主晶相為柱狀或長(zhǎng)條狀，定向排列3、缺陷結(jié)構(gòu)：燒結(jié)制度或氧分壓控制不當(dāng)，晶粒大小懸殊，晶內(nèi)、晶間布滿氣孔和裂紋（異常長(zhǎng)大）4、欠燒與過(guò)燒結(jié)構(gòu)：燒結(jié)溫度偏低，晶體發(fā)育不良，未形成固定的晶型；燒結(jié)溫度偏高，晶體易受熔蝕以致晶面彎曲5、分相結(jié)構(gòu)：陶瓷通過(guò)某種機(jī)理分離成兩種互不混溶的液相6、復(fù)合結(jié)構(gòu)：兩種或以上不同組分結(jié)合，表現(xiàn)出特有的雙重結(jié)構(gòu)，并具獨(dú)特的性能缺陷氣孔：1)原料

10、顆粒不均勻堆積(橋接)，2)其它物質(zhì)污染，3）不合理的燒結(jié)制度(溫度過(guò)高或過(guò)低、有機(jī)物未充分去除等)異常晶粒長(zhǎng)大（二次再結(jié)晶）導(dǎo)致晶粒的穿晶斷裂，異于小晶粒的沿晶斷裂(冰糖狀斷口）燒結(jié)過(guò)程的不均勻致密化造成，局部有更快的致密化速率晶界的不均勻釘扎造成晶界少量的液相團(tuán)聚和第二相夾雜物分散性差、混料不均導(dǎo)致軟、硬團(tuán)聚夾雜物材料強(qiáng)度及可靠性顯著降低高溫蠕變：高溫長(zhǎng)時(shí)間恒溫、恒壓作用下，即使應(yīng)力小于屈服強(qiáng) 度，也會(huì)緩緩發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象。通過(guò)位錯(cuò)滑移、晶界滑動(dòng)和遷移等方式進(jìn)行。蠕變及斷裂機(jī)制：位錯(cuò)滑移蠕變（位錯(cuò)滑移、攀移）空位擴(kuò)散蠕變（Nabarro-Herring蠕變）晶界滑移蠕變（晶界位錯(cuò)滑移與攀

11、移，介于位錯(cuò)滑移與空位擴(kuò)散之間）液相存在下的蠕變（界面溶解析出模型及液相擴(kuò)散模型）沿晶斷裂形式，晶界滑移引起應(yīng)力集中與空位擴(kuò)散，形成蠕變空洞，在與拉應(yīng)力垂直晶界上聚集成為裂紋高溫缺陷高溫蠕變與裂紋擴(kuò)展玻璃相在晶界形成一層薄的(約1 nm)的非晶態(tài)層高溫蠕變產(chǎn)生晶界滑移和蠕變孔隙(空位)、形成裂紋并擴(kuò)展變形特性：1、彈性變形彈性模量E:原子間結(jié)合力的大小，也即化學(xué)鍵的強(qiáng)弱(晶格類型、原子間距)單晶體：各向異性，多晶體：各向同性復(fù)合材料（層板）：E/=E1V1 + E2V2（等應(yīng)變）,E=E1 E2/(E1V2 + E2V1)（等應(yīng)力）影響因素：TE（石墨除外）、Tm E、致密度E陶瓷材料：E壓縮

12、>>E拉伸組織不敏感性 缺陷結(jié)構(gòu)（置換原子、第二相等）組織結(jié)構(gòu)（組織轉(zhuǎn)變、冷塑性變形）對(duì)E影響不大2、塑性變形塑性低(鍵強(qiáng)、滑移系少，位錯(cuò)形成及運(yùn)動(dòng)極困難）離子晶體高溫呈現(xiàn)一定的塑性，高溫下更多的滑移系。共價(jià)鍵晶體高溫不易滑移3、超塑性：在高溫和低應(yīng)變速率下出現(xiàn)的異常高的塑性變形率的現(xiàn)象。相變超塑性（陶瓷在承載時(shí)的溫度循環(huán)產(chǎn)生相變來(lái)獲得超塑性）組織超塑性（特定的組織在恒定應(yīng)變速率下獲得超塑性）細(xì)晶粒超塑性4、高溫蠕變：形成晶間玻璃相，TGriffith脆性斷裂理論 材料中存在裂紋(孔隙、裂紋、夾雜等）外力作用下，裂紋尖端應(yīng)力集中，大于th，材料斷裂 C>>a，<

13、th裂紋的三種擴(kuò)展方式：張開(kāi)型 (I型)、滑開(kāi)型(II型) 與撕開(kāi)型(III型)，以I型最為常見(jiàn) 平面應(yīng)力：只在平面內(nèi)有應(yīng)力，與該面垂直方向的應(yīng)力可忽略，例如薄板拉壓?jiǎn)栴}。 平面應(yīng)變：只在平面內(nèi)有應(yīng)變，與該面垂直方向的應(yīng)變可忽略，例如蒸汽管道氣壓?jiǎn)栴}。具體說(shuō)來(lái)：平面應(yīng)力是指所有的應(yīng)力都在一個(gè)平面內(nèi)，如果平面是OXY平面，那么只有正應(yīng)力x，y，剪應(yīng)力xy(它們都在一個(gè)平面內(nèi))，沒(méi)有z，yz，zx。平面應(yīng)變是指所有的應(yīng)變都在一個(gè)平面內(nèi)，同樣如果平面是OXY平面，則只有正應(yīng)變x，y和剪應(yīng)變xy，而沒(méi)有z，yz，zx。1）、纖維增韌機(jī)制：纖維斷裂、拔出橋連、裂紋轉(zhuǎn)向2）、連續(xù)長(zhǎng)纖維增韌3）、短纖維和晶

14、須（單晶體，低缺陷）4）、顆粒增韌機(jī)制：細(xì)化晶粒、裂紋轉(zhuǎn)向與分叉5）、界面結(jié)構(gòu)：強(qiáng)結(jié)合界面（界面擴(kuò)散、界面反應(yīng)）、弱結(jié)合界面（機(jī)械結(jié)合、弱相互作用）與ZrO2相變相關(guān)的增韌機(jī)制相變過(guò)程，M相變(MsMf)尺寸效應(yīng) dc, dI, dmd<dI，過(guò)于穩(wěn)定，無(wú)相變 dI <d< dc,應(yīng)力誘發(fā)相變，相變?cè)鲰g1、外加張應(yīng)力作用，應(yīng)力誘發(fā)相變2、相變吸收能量3、裂紋尖端產(chǎn)生壓應(yīng)力 當(dāng)<f時(shí)，裂紋鈍化dc < d< dm,冷卻過(guò)程相變，殘余應(yīng)力增韌尺寸較小的粒子相變時(shí)，總膨脹變小，應(yīng)變能也小，不足以使基體產(chǎn)生微裂紋，這些應(yīng)變能就以殘余應(yīng)力的形式存在下來(lái)，當(dāng)主裂紋進(jìn)入殘

15、余應(yīng)力區(qū)時(shí)，殘余應(yīng)力釋放，阻礙主裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。（對(duì)主裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力作用）d>dm，微裂紋增韌1、誘發(fā)的微裂紋<2Ccrit,為安全裂紋、鈍化裂紋2、導(dǎo)致主裂紋偏轉(zhuǎn)、分叉，吸收斷裂能，在更高應(yīng)力下斷裂。橋聯(lián)增韌：多晶陶瓷中局部晶粒的橋聯(lián)、延性顆粒及纖維（晶須）補(bǔ)強(qiáng)主要增韌方法與材料相變?cè)鲰g：ZrO2的增韌是多重機(jī)制的綜合，應(yīng)力誘發(fā)相變，微裂紋分叉，微裂紋偏轉(zhuǎn)和殘余應(yīng)力等。纖維補(bǔ)強(qiáng)：Nicalon-SiC纖維強(qiáng)化微晶玻璃復(fù)合材料和C/C復(fù)合材料主要韌化機(jī)制是裂紋橋接，纖維脫粘，纖維拔出等顆粒增強(qiáng)：Al2O3/Al復(fù)合材料（金屬相連續(xù)）、W-3R纖維增強(qiáng)TiTaAl2（陶瓷相連續(xù)）吸

16、能機(jī)制是裂紋偏轉(zhuǎn)，裂紋橋接，粒子塑性變形等。鐵釩土：化學(xué)式Al2O3.H2O,Al2O3.3H2O和少量FE2O3.SiO2 一種礦石。常因含有而呈黃至紅色。Al2O3陶瓷-Al2O3屬尖晶石結(jié)構(gòu)，高溫下不穩(wěn)定。-Al2O3實(shí)質(zhì)上是一種含有堿土金屬和或堿金屬的鋁酸鹽。六方晶格-Al2O3為高溫形態(tài),穩(wěn)定度高達(dá)熔點(diǎn) 六方晶系,剛玉結(jié)構(gòu)。粉體制備1拜耳法（適于低硅鋁礬土）礦石高壓溶出 碳酸化分解 煅燒2燒結(jié)法 將磨細(xì)的鋁礬土、石灰石和蘇打在11001200度回轉(zhuǎn)窯中燒結(jié)。Na2CO3+2ALOOH=2NaALO2+CO2+H2O 2CaCO3+SiO2=Ca2SIO4+2CO2 NA2CO3+FE

17、2O3=2NAFeO2+co2 通過(guò)溶浸法使NaALO2 與Ca2SiO3,NafEO2分離 3火花放電法 在純水中浸入鋁丸，在高頻下放電，鋁丸激烈運(yùn)動(dòng)與水反應(yīng)生成氫氧化鋁，煅燒得氧化鋁粉 4無(wú)機(jī)鋁鹽熱分解法氧化鋁陶瓷的制備：工序：原料氧化鋁粉煅燒-磨細(xì)-摻添加劑-成形-預(yù)燒-修坯-燒結(jié)-表面金屬化處理 1）煅燒。煅燒的目的是使氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸X，并排除原料中的氧化鈉等低熔點(diǎn)揮發(fā)物2）磨細(xì)?？梢詽衲ズ透赡?，干磨時(shí)加百分之一到三的油酸，以防粘結(jié)3）摻添加劑。加添加劑的目的：1促進(jìn)燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，增加產(chǎn)品密度2控制晶粒尺寸3改善產(chǎn)品的物理化學(xué)性能（與Al2O3形成固溶體、在燒結(jié)時(shí)形成液相兩類）

18、4）成形：注漿法（懸浮劑）、模壓法（粘結(jié)劑）、擠壓注（塑化劑）以及熱壓等。5）燒結(jié)。燒結(jié)是獲得良好性能氧化鋁陶瓷的關(guān)鍵工序。兩類燒結(jié)工藝：高溫快速、低溫慢速。氧化鋁陶瓷的用途：1）很高的硬度和強(qiáng)度，從而有良好的切削性、研磨性、耐磨性，是重要的刀具、磨具、軸承材料2）有良好的電絕緣性，是主要的絕緣瓷3）有良好的耐熱性，常用作坩堝等爐窯用品，也是耐火材料的常用材料4）有好的耐蝕性，是化工用品的常用材料ZrO2陶瓷晶型轉(zhuǎn)變：c-ZrO2為螢石型(CaF2)結(jié)構(gòu)，O2+構(gòu)成面心立方，Zr4+位于四面體間隙，t-ZrO2、m-ZrO2由相變而得2、相變效應(yīng)：體積效應(yīng)（3-4%的體積膨脹）熱效應(yīng)3、穩(wěn)定化

19、處理：一些氧化物的陽(yáng)離子半徑與鋯離子相近，它們?cè)谘趸喼械娜芙舛群艽?，可以和氧化鋯形成立方晶型的置換型固溶體。這些固溶體可通過(guò)快冷避免共析分解，c相以亞穩(wěn)態(tài)保持到室溫，快冷得到的立方固溶體不再發(fā)生相變，這種c-ZrO2叫全穩(wěn)化ZrO2（FSZ）非擴(kuò)散相變：1.ct相變：穩(wěn)定劑多時(shí)，c- ZrO2全部亞穩(wěn)到室溫(c)，F(xiàn)SZ。 穩(wěn)定劑量中等時(shí)，得到(t+m),(c+t)或(c+t+m)，PSZ；進(jìn)一步減少穩(wěn)定劑含量，c全部轉(zhuǎn)變成t, t-ZrO2全部穩(wěn)定到室溫，TZP2. tm馬氏體相變 影響因素：1）在一定范圍內(nèi)，隨著穩(wěn)定劑加入量的增加，相變點(diǎn)M降低，即有利于使t相保持到室溫2)當(dāng)穩(wěn)定劑加入到

20、一定量時(shí)，晶粒愈小Ms愈低，因?yàn)榫ЯＳ。缑婺苡笙嘧冏枇τ?，所必須的相變?qū)動(dòng)力愈大3）冷卻速度越高，Ms愈低，轉(zhuǎn)變溫區(qū)變窄，有利于保存t相到室溫3. tm等溫轉(zhuǎn)變 Ms450 等溫溫度與轉(zhuǎn)變率 :等溫溫度越高，Mf越低 等溫溫度過(guò)低，Mf也低韌化 原理：應(yīng)力誘發(fā)相變 影響因素：尺寸效應(yīng) 穩(wěn)定劑（種類、相對(duì)量、分布特征）ZrO2增韌Al2O3陶瓷（ZTA) ZTA混合粉的三種制備方法：1）混合法：將-Al2O3和Y-ZrO2粉混合濕磨獲得混合粉。2）共沉淀法：用ZrOCl2·8H2O和AlCl3·6H2O水溶液與Y2O3+HCl一道在pH=9，T=40時(shí)共沉淀，干燥、研

21、磨后，在T=840煅燒。3）沉淀包裹法：首先用ZrOCl2·8H2O與Y2O3+HCl一道在pH=9，T=40時(shí)共沉淀，之后直接加入-Al2O3水懸浮液混勻，最后過(guò)濾、干燥，在T=840煅燒。SiC陶瓷Si-C相圖1)唯一的化合物（不穩(wěn)定化合物）2)高溫分解3)成分：嚴(yán)格的1:1 SiC結(jié)構(gòu) 1)SiC4或CSi4四面體 2) 88%共價(jià)鍵成分 3)120多種變體性能與用途 無(wú)色透明晶體 綠碳(含N) 黑碳(含Al，B) 高溫抗氧化性優(yōu)良800-1140差，氧化膜疏松 >1750，氧化膜破壞，（活化氧化，鈍化氧化）SiC粉體的制備 1)碳熱還原法 2)直接合成法：Si+C= S

22、iC（粉體）碳管爐中高溫合成，純度較高，含自由Si和C 3)有機(jī)先驅(qū)體法二氯甲基硅烷或三氯甲基硅烷裂解制備SiC纖維 4)氣相合成法SiC陶瓷制備 常壓(無(wú)壓)燒結(jié)(B+C)作為助燒劑1)促進(jìn)SiC中缺陷形成，引入B或C的空位 2）B與SiC形成固溶體降低晶界能，而C破壞SiO2,增加表面能。燒結(jié)收縮的條件：g/s<3 3）形成液相，含B的液相起到溶解-沉淀作用反應(yīng)燒結(jié)：將碳化硅粉和石墨粉按一定比例混合壓成坯塊，熔融硅對(duì)SiC+C有極好的潤(rùn)濕性，滲入壓坯與C反應(yīng)生成碳化硅，把原先的碳化硅結(jié)合起來(lái)。用這種方法可獲得致密產(chǎn)品，但高溫下強(qiáng)度劇烈下降。重結(jié)晶：重結(jié)晶是將SiC+C+Si混合粉壓坯

23、在高溫下反應(yīng)再結(jié)晶獲得SiC陶瓷的工藝。燒結(jié)通過(guò)SiO+CO氣相反應(yīng)和蒸發(fā)-沉積完成，即通過(guò)氣相反應(yīng)生成碳化硅，小尺寸碳化硅粒子蒸發(fā)沉積在較大的碳化硅粒子上。Si3N4陶瓷晶體結(jié)構(gòu)1）,- Si3N4,六方晶系，由SiN4共頂構(gòu)成的二維空間網(wǎng)絡(luò)2)- Si3N4內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)變比-Si3N4高，缺陷結(jié)構(gòu)，自由能高，活性高3)兩種晶型晶格常數(shù)a相差不大，但- Si3N4的c 值將近為后者的2倍Si3N4粉體的制取 1）直接氮化法2）二氧化硅碳熱還原與氮化優(yōu)點(diǎn)：成本低，含比較多-Si3N4；缺點(diǎn)：含SiO2,還可能生成Si2N2O及SiC3）硅亞氨熱分解(Si(NH)2) 4)化學(xué)氣相沉積 制取氮化硅

24、廉價(jià)方法：1）稻殼灰氮化2）粘土與煤反應(yīng)3）火山灰鋁熱還原再氮化理想粉體的特征：1）等軸狀顆粒以便提高壓坯密度2）高比表面以利于燒結(jié)3）高氮化硅含量以利于形成較好的顯微顆粒4)雜質(zhì)含量低，可避免不需要的反應(yīng)和有利于獲得較好的高溫力學(xué)性能Si3N4陶瓷的制備1）反應(yīng)燒結(jié)(RS-SN)將硅粉或硅粉和氮化硅粉的混合粉成形后在1200°左右通氮進(jìn)行預(yù)氮化，之后加工成所需零件，最后在1400°左右進(jìn)行最終氮化燒結(jié)。形狀、尺寸不變，含15-30%氣孔，1-5%殘余硅，強(qiáng)度、韌性較低。技術(shù)關(guān)鍵：控制反應(yīng)溫度與燒結(jié)速率，Si的氮化是放熱反應(yīng)。溫度過(guò)高，Si熔融，導(dǎo)致Si3N4晶粒粗大，堵塞

25、通孔，阻止進(jìn)一步氮化，制品質(zhì)量差。反應(yīng)速率控制分段升溫法 三步升溫法，最高溫度在Si熔點(diǎn)以上，又叫超溫氮化。2）常壓燒結(jié)法添加燒結(jié)助劑，液相燒結(jié)燒結(jié)助劑：可單獨(dú)、混合加入。顆粒細(xì)，-Si3N4含量高 液相輔助相變，促進(jìn)燒結(jié)致密化過(guò)程：1）顆粒重排2）溶解-擴(kuò)散重沉淀3）封閉氣孔的最后排除?！胺礋Y(jié)”過(guò)程：氣態(tài)SiO和N2逸出，逆致密化過(guò)程 1、將壓坯埋于填料，埋粉 2、在氣體均衡壓力下燒結(jié)，氣壓燒結(jié)玻璃晶相的生成雖然能提高材料密度，增加室溫強(qiáng)度，但它會(huì)使制品高溫強(qiáng)度降低和蠕變性能變差。同時(shí)在晶相析出第二相，使晶形畸變。在燒結(jié)后期或燒結(jié)后進(jìn)行適當(dāng)熱處理，可使玻璃相轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾上唷?）重?zé)Y(jié) 將反應(yīng)

26、燒結(jié)和氣壓燒結(jié)結(jié)合起來(lái)的燒結(jié)技術(shù)顯微結(jié)構(gòu)優(yōu)化1）盡可能提高密度 陶瓷的力學(xué)性能隨孔隙度增加急劇下降2）晶粒的長(zhǎng)度比：含纖維狀氮化硅晶粒的材料有很高的強(qiáng)度和韌性。3)玻璃相有利于氮化硅的致密化，但卻使高溫強(qiáng)度顯著下降提高性能采用合適的復(fù)合添加劑-設(shè)計(jì)穩(wěn)定的晶界相性能：1）強(qiáng)度高，韌性好，膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱性好，有十分好的抗熱震形2）硬度高，摩擦系數(shù)低，自潤(rùn)滑，是重要的刀具、磨具、軸承材料。3）高的電阻率，介電常數(shù)，低的介質(zhì)損耗，是優(yōu)良的介質(zhì)瓷，可用作雷達(dá)天線，高溫絕緣體4）有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性（致密的SiO2保護(hù)層）Sialon陶瓷：如果Si3N4中部分Si-N四面體被Al-O四面體取代形成一種結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均與Si3N4類似的新相，sialon相。性能1）優(yōu)良的抗氧化性能2)熱膨脹系數(shù)低，優(yōu)良的抗熱震性能3)抗熔融金屬