第8次課-功能陶瓷

1、特種陶瓷材料及工藝特種陶瓷材料及工藝授課教師：任授課教師：任 帥帥緒論緒論第一章第一章 特種陶瓷生產(chǎn)工藝原理特種陶瓷生產(chǎn)工藝原理第二章第二章 結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷第三章第三章 功能陶瓷功能陶瓷第七章第七章 薄膜材料薄膜材料第八章第八章 生物陶瓷生物陶瓷第九章第九章 新能源材料新能源材料第十章第十章 環(huán)境材料環(huán)境材料第四章第四章 特種玻璃特種玻璃第五章第五章 人工晶體人工晶體第六章第六章 無機(jī)纖維無機(jī)纖維功能陶瓷功能陶瓷：在材料應(yīng)用中，：在材料應(yīng)用中，主要利用其非力學(xué)性能主要利用其非力學(xué)性能時(shí)時(shí)，則統(tǒng)稱此類陶瓷材料為功能陶瓷材料。所謂非力，則統(tǒng)稱此類陶瓷材料為功能陶瓷材料。所謂非力學(xué)性能，包括材料的

2、學(xué)性能，包括材料的電、磁、光、熱、化學(xué)、核性能電、磁、光、熱、化學(xué)、核性能和生物學(xué)和生物學(xué)等方面的性能。等方面的性能。功能陶瓷已在能源開發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、傳能源開發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、生物技感技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)術(shù)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。第三章、功能陶瓷第三章、功能陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷電介質(zhì)陶瓷3.2 鐵電陶瓷鐵電陶瓷3.3 敏感陶瓷敏感陶瓷3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.6 磁性陶瓷磁性陶瓷3.7 陶瓷的金屬化和封接陶瓷的金屬化和封接第三章、功能陶瓷第三章、功能陶瓷3.1.1

3、電介質(zhì)陶瓷的一般特性電介質(zhì)陶瓷的一般特性3.1.2 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類電介質(zhì)陶瓷的性能及分類3.1.3 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用3.1.4 非鐵電電容器陶瓷非鐵電電容器陶瓷3.1 3.1 電介質(zhì)陶瓷電介質(zhì)陶瓷 A絕緣陶瓷絕緣陶瓷電容器陶瓷電容器陶瓷B壓電陶瓷壓電陶瓷C熱釋電陶瓷熱釋電陶瓷D鐵電陶瓷鐵電陶瓷電介質(zhì)陶瓷分類示意圖電介質(zhì)陶瓷分類示意圖3.2 3.2 鐵電陶瓷鐵電陶瓷一、一、 壓電陶瓷壓電陶瓷二、二、 熱釋電陶瓷熱釋電陶瓷三、三、 透明鐵電陶瓷透明鐵電陶瓷四、四、 鐵電電容器陶瓷鐵電電容器陶瓷 (a)不受外力不受外力 (b)沿沿X方向的壓

4、力方向的壓力 (c)沿沿X方向的拉力方向的拉力壓電產(chǎn)生原理壓電產(chǎn)生原理壓電超聲馬達(dá)n世界上最小的馬達(dá)（電機(jī)）：重36mg，長5mm，直徑1mm，可作為人造心臟的驅(qū)動(dòng)器。n原理：當(dāng)給定子加上電之后，由于逆壓電效應(yīng)，定子表面就會(huì)產(chǎn)生超聲振動(dòng)。由于定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦力的作用，轉(zhuǎn)子也會(huì)跟著運(yùn)動(dòng)起來。n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)快、體積小、無電磁干擾。 3.3 3.3 敏感陶瓷敏感陶瓷3.3.1 敏感陶瓷的分類及應(yīng)用敏感陶瓷的分類及應(yīng)用3.3.2 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能3.3.3 敏感陶瓷的半導(dǎo)體化過程敏感陶瓷的半導(dǎo)體化過程3.3.4 熱敏陶瓷熱敏陶瓷3.3.5 氣敏陶瓷氣敏陶瓷3.3.6

5、 濕敏陶瓷濕敏陶瓷3.3 3.3 敏感陶瓷敏感陶瓷某些陶瓷的電阻率、電動(dòng)勢等物理量某些陶瓷的電阻率、電動(dòng)勢等物理量對對熱、熱、濕、光、電壓及某種氣體、某種離子的變化濕、光、電壓及某種氣體、某種離子的變化特別敏感這一特性特別敏感這一特性。3.1 電介質(zhì)陶瓷電介質(zhì)陶瓷3.2 鐵電陶瓷鐵電陶瓷3.3 敏感陶瓷敏感陶瓷3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.6 磁性陶瓷磁性陶瓷3.7 陶瓷的金屬化和封接陶瓷的金屬化和封接第三章、功能陶瓷第三章、功能陶瓷3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷 在一定條件（溫度、壓力等）下具有在一定條件（溫度、壓力等）下具有電子（或空穴）電子（或空穴）電導(dǎo)電導(dǎo)或或離

6、子電導(dǎo)離子電導(dǎo)的陶瓷叫導(dǎo)電陶瓷。的陶瓷叫導(dǎo)電陶瓷。電子電導(dǎo)電子電導(dǎo)(包括空穴電導(dǎo)包括空穴電導(dǎo))有有氧化物或碳化物氧化物或碳化物等。等。離子電導(dǎo)離子電導(dǎo)有有固體電解質(zhì)陶瓷固體電解質(zhì)陶瓷，如，如ZrO2、-Al2O3等。這等。這些都是離子晶體的氧化物或復(fù)合物。些都是離子晶體的氧化物或復(fù)合物。3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷在固體電解質(zhì)中，帶電離子的運(yùn)動(dòng)比在液體中倍受限制在固體電解質(zhì)中，帶電離子的運(yùn)動(dòng)比在液體中倍受限制，但仍然能但仍然能以擴(kuò)散的形式發(fā)生以擴(kuò)散的形式發(fā)生，從而產(chǎn)生離子電導(dǎo)。，從而產(chǎn)生離子電導(dǎo)。 陶瓷的電導(dǎo)率陶瓷的電導(dǎo)率是橫穿晶界的電導(dǎo)率和沿表面晶體的電是橫穿晶界的電導(dǎo)率和沿表面晶體的電

7、導(dǎo)率之和導(dǎo)率之和。 離子在晶體中離子在晶體中擴(kuò)散通過取代晶格空位的方式進(jìn)行擴(kuò)散通過取代晶格空位的方式進(jìn)行，在，在一般情況下，一般情況下，這類運(yùn)動(dòng)取向混亂這類運(yùn)動(dòng)取向混亂，不給出凈的電荷運(yùn)動(dòng)不給出凈的電荷運(yùn)動(dòng)； 然而然而在電場作用下，離子會(huì)沿著電場方向運(yùn)動(dòng)在電場作用下，離子會(huì)沿著電場方向運(yùn)動(dòng)，從而，從而產(chǎn)生了離子導(dǎo)電流。產(chǎn)生了離子導(dǎo)電流。3.4.1 ZrO2導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷 ZrO2的結(jié)晶形態(tài)與穩(wěn)定的結(jié)晶形態(tài)與穩(wěn)定3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷單斜單斜ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆睫D(zhuǎn)變?yōu)樗姆絑rO2會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生35%的體積收縮的體積收縮 加入某些適量的氧化物加入某些適量的氧化物(例如例如Y2O3、CaO、

8、MgO等等)，可使可使ZrO2變成無異常收縮的等軸晶型或四方晶型的變成無異常收縮的等軸晶型或四方晶型的穩(wěn)定穩(wěn)定ZrO2。 晶型轉(zhuǎn)變晶型轉(zhuǎn)變3.4.2 ZrO2陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理 穩(wěn)定穩(wěn)定ZrO2中，中，由于穩(wěn)定劑的金屬離子會(huì)與由于穩(wěn)定劑的金屬離子會(huì)與Zr4+進(jìn)行進(jìn)行不等價(jià)置換不等價(jià)置換，產(chǎn)生，產(chǎn)生氧離子缺位氧離子缺位。 以以Ca2+為例，當(dāng)為例，當(dāng)Ca2+取代了取代了Zr4+之后，使正電荷減少之后，使正電荷減少了了+2價(jià)，于是價(jià)，于是在在Ca2+周圍必須失掉一個(gè)在正常位置上的周圍必須失掉一個(gè)在正常位置上的O2-離子離子，才能保持晶格中的電中性，才能保持晶格中的電中性，于是便產(chǎn)生一個(gè)于

9、是便產(chǎn)生一個(gè)氧空位氧空位。 同樣，用同樣，用Y3+取代取代Zr4+使正電荷少了使正電荷少了+1價(jià)。所以價(jià)。所以在兩在兩個(gè)釔離子周圍存在一個(gè)氧空位個(gè)釔離子周圍存在一個(gè)氧空位。從而保持了穩(wěn)定。從而保持了穩(wěn)定ZrO2晶晶格的電中性。格的電中性。 因此因此在穩(wěn)定的在穩(wěn)定的ZrO2晶格內(nèi)存在大量的氧空位，使晶格內(nèi)存在大量的氧空位，使ZrO2陶瓷成為導(dǎo)電陶瓷陶瓷成為導(dǎo)電陶瓷。 3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷3.4.2 ZrO2陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理 氧離子空位氧離子空位3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷3.4.3 ZrO2導(dǎo)電陶瓷的制造工藝導(dǎo)電陶瓷的制造工藝依產(chǎn)品的依產(chǎn)品的性能、形狀、大小性能、形狀

10、、大小的不同可以有多種方法：的不同可以有多種方法：采用采用注漿成型注漿成型，在瓷球磨筒內(nèi)配制中性泥漿，在瓷球磨筒內(nèi)配制中性泥漿，料：球：水：膠液料：球：水：膠液=1：1.5：0.6：0.15，具有較好的懸浮性和流動(dòng)性。具有較好的懸浮性和流動(dòng)性。采用采用模壓法成型模壓法成型，配料，配料可選用兩種不同溫度下穩(wěn)定的可選用兩種不同溫度下穩(wěn)定的ZrO2料料：一種是高于：一種是高于1700穩(wěn)定的；另一種是在穩(wěn)定的；另一種是在1450穩(wěn)穩(wěn)定的。其比例，前者為定的。其比例，前者為60-70%，后者為，后者為30-40%。然后混。然后混合均勻，合均勻，加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑，壓制成型。，壓制成型。原料

11、要求原料要求ZrO2采用超細(xì)粉末（采用超細(xì)粉末（0.05 微米），純度為微米），純度為99.5%，穩(wěn)定劑采用，穩(wěn)定劑采用Y2O3或或Al2O3純度為試劑級。純度為試劑級。3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷3.4.3 ZrO2導(dǎo)電陶瓷的制造工藝導(dǎo)電陶瓷的制造工藝工藝流程工藝流程3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷在中性或氧化氣氛中燒結(jié)在中性或氧化氣氛中燒結(jié)3.4.3 ZrO2導(dǎo)電陶瓷的制造工藝導(dǎo)電陶瓷的制造工藝ZrO2陶瓷導(dǎo)電性能陶瓷導(dǎo)電性能3.4 3.4 導(dǎo)電陶瓷導(dǎo)電陶瓷銀的電導(dǎo)率為6.3107(m)-13.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.5 3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.5.1 3.5.1 超導(dǎo)體超導(dǎo)體 超

12、導(dǎo)體：超導(dǎo)體：指當(dāng)某種物質(zhì)冷卻到低溫時(shí)指當(dāng)某種物質(zhì)冷卻到低溫時(shí)電阻突然變?yōu)榱汶娮柰蝗蛔優(yōu)榱悖瑫r(shí)物質(zhì)內(nèi)部失去磁通成為完全抗磁性的物質(zhì)時(shí)物質(zhì)內(nèi)部失去磁通成為完全抗磁性的物質(zhì)。每一種超導(dǎo)體都有一定的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，即物質(zhì)由常態(tài)轉(zhuǎn)每一種超導(dǎo)體都有一定的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，即物質(zhì)由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱其為變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱其為超導(dǎo)臨界溫度，超導(dǎo)臨界溫度，TcTc表示。表示。3.5 3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.5.1 3.5.1 超導(dǎo)體超導(dǎo)體 判斷材料是否具有超導(dǎo)性，判斷材料是否具有超導(dǎo)性，有兩個(gè)基本的特征有兩個(gè)基本的特征：超導(dǎo)電性超導(dǎo)電性，指材料在低溫下失去電阻的性質(zhì)指材料在低溫下失去電阻的性質(zhì)；完全抗

13、磁性完全抗磁性，指超導(dǎo)體處于外界磁場中，磁力線無法穿指超導(dǎo)體處于外界磁場中，磁力線無法穿透，透，超導(dǎo)體內(nèi)的磁通為零超導(dǎo)體內(nèi)的磁通為零。超導(dǎo)體呈現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象取決于超導(dǎo)體呈現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象取決于的的大小。大小。1、臨界溫度、臨界溫度 TC2、臨界電流密度、臨界電流密度 JC3、臨界磁場強(qiáng)度、臨界磁場強(qiáng)度 HC3.5 3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.5.1 3.5.1 超導(dǎo)體超導(dǎo)體超導(dǎo)體的分類，超導(dǎo)體的分類，從材料來分，可分為三大類從材料來分，可分為三大類：即即元素超導(dǎo)體、合金或化合物超導(dǎo)體、元素超導(dǎo)體、合金或化合物超導(dǎo)體、（即（即陶瓷超導(dǎo)體陶瓷超導(dǎo)體）。）。從從低溫處理方法來分低溫處理方法來分，可分為：，

14、可分為： 液氦溫區(qū)超導(dǎo)體（液氦溫區(qū)超導(dǎo)體（4.2K以下），以下）， 液氫溫區(qū)超導(dǎo)體（液氫溫區(qū)超導(dǎo)體（20K以下），以下）， 液氮溫區(qū)超導(dǎo)體（液氮溫區(qū)超導(dǎo)體（77K以下），以下）， 常溫超導(dǎo)體。常溫超導(dǎo)體。1. 1985年前的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度年前的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度單質(zhì)單質(zhì)Nb 9.3K 化合物材料化合物材料Nb3Ge 23.2K 液氦溫區(qū)液氦溫區(qū) 低溫超導(dǎo)體低溫超導(dǎo)體 2高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn) LaBaCuO 氧化物陶瓷材料氧化物陶瓷材料 30 K 1986年年 繆勒（瑞士）繆勒（瑞士） 貝德諾茲（德）貝德諾茲（德） 1987年年 繆勒繆勒 貝德諾茲貝德諾茲 獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)3

15、華人超導(dǎo)物理學(xué)家華人超導(dǎo)物理學(xué)家 趙忠賢（中）趙忠賢（中） 朱經(jīng)武（美）朱經(jīng)武（美） 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)YBaCuO 90K 液氮溫區(qū)液氮溫區(qū) 高溫超導(dǎo)體高溫超導(dǎo)體4. 高溫超導(dǎo)材料高溫超導(dǎo)材料 鉍系鉍系 110K 鉈系鉈系 125K 汞系汞系 134K（常壓）（常壓） 164K（高壓（高壓）5高溫超導(dǎo)研究高溫超導(dǎo)研究 典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu) La系系 Y系系 Bi系系 Tl系系 3.5.2 3.5.2 超導(dǎo)陶瓷的制造工藝超導(dǎo)陶瓷的制造工藝 氧化物超導(dǎo)陶瓷的制備方法普遍氧化物超導(dǎo)陶瓷的制備方法普遍采用固態(tài)反應(yīng)法采用固態(tài)反應(yīng)法。即將。即將組成粉料按配比混合壓制，置于氧化鋁坩堝中，放在電爐中組成粉料按配比混合壓制

16、，置于氧化鋁坩堝中，放在電爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900-960900-960，時(shí)間至少為，時(shí)間至少為4 4小時(shí)，一小時(shí)，一般為自然冷卻。為使材料均勻，可進(jìn)行粉碎，重新壓片，進(jìn)般為自然冷卻。為使材料均勻，可進(jìn)行粉碎，重新壓片，進(jìn)行第二次，甚至第三次燒結(jié)。行第二次，甚至第三次燒結(jié)。 成型可在一般壓機(jī)上進(jìn)行成型可在一般壓機(jī)上進(jìn)行，也可采用等靜壓成型。，也可采用等靜壓成型。 燒結(jié)對超導(dǎo)陶瓷的性能影響很大。燒結(jié)對超導(dǎo)陶瓷的性能影響很大。燒結(jié)溫度過低，反應(yīng)燒結(jié)溫度過低，反應(yīng)不完全；過高又會(huì)出現(xiàn)相分解不完全；過高又會(huì)出現(xiàn)相分解。燒結(jié)時(shí)間過長則出現(xiàn)宏觀的。燒結(jié)時(shí)間過長則出現(xiàn)宏觀的相分凝現(xiàn)

17、象，不同部位呈現(xiàn)不同顏色。燒結(jié)時(shí)的氧分壓是很相分凝現(xiàn)象，不同部位呈現(xiàn)不同顏色。燒結(jié)時(shí)的氧分壓是很重要的控制參數(shù)，氧分壓過低或過高都不利，都會(huì)導(dǎo)致四方重要的控制參數(shù)，氧分壓過低或過高都不利，都會(huì)導(dǎo)致四方相出現(xiàn)。燒結(jié)時(shí)，如果爐中的空氣流通性好，不必通氧氣；相出現(xiàn)。燒結(jié)時(shí)，如果爐中的空氣流通性好，不必通氧氣；反之，應(yīng)在通氧氣情況下燒結(jié)。反之，應(yīng)在通氧氣情況下燒結(jié)。 降溫速度也是重要的控制參數(shù)降溫速度也是重要的控制參數(shù)，一般低溫淬火都會(huì)使超，一般低溫淬火都會(huì)使超導(dǎo)性破壞。導(dǎo)性破壞。3.5.3 3.5.3 超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用高溫超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：高溫超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：

18、電力系統(tǒng)方面電力系統(tǒng)方面的輸配電、超導(dǎo)線圈、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等；的輸配電、超導(dǎo)線圈、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等； 交通運(yùn)輸方面交通運(yùn)輸方面的超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)電磁性推進(jìn)器的超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)電磁性推進(jìn)器和空間推進(jìn)系統(tǒng)；和空間推進(jìn)系統(tǒng)； 在選礦和探礦方面在選礦和探礦方面； 在環(huán)保和醫(yī)藥方面在環(huán)保和醫(yī)藥方面； 在高能核試驗(yàn)和熱核聚變方面在高能核試驗(yàn)和熱核聚變方面。3.5 3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷3.5.3 3.5.3 超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用3.5 3.5 超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)導(dǎo)線超導(dǎo)導(dǎo)線(含含2120根微根微米直徑的鈮鈦合金纖米直徑的鈮鈦合金纖維維) 3.6 3.6 磁性陶瓷磁性陶瓷 磁性陶瓷分為含鐵的磁性

19、陶瓷分為含鐵的鐵氧體陶瓷和不含鐵的磁性鐵氧體陶瓷和不含鐵的磁性陶瓷。陶瓷。多屬于半導(dǎo)體材料，因此成為現(xiàn)代電子技術(shù)中多屬于半導(dǎo)體材料，因此成為現(xiàn)代電子技術(shù)中必不可少的一種材料。必不可少的一種材料。 磁性陶瓷的磁性陶瓷的高頻磁導(dǎo)率較高高頻磁導(dǎo)率較高，這是其他金屬磁性材，這是其他金屬磁性材料所不能比擬的。料所不能比擬的。最大弱點(diǎn)是飽和磁化強(qiáng)度較低，居最大弱點(diǎn)是飽和磁化強(qiáng)度較低，居里溫度也不高里溫度也不高。 3.6 3.6 磁性陶瓷磁性陶瓷3.6.1 3.6.1 磁性陶瓷的分類磁性陶瓷的分類所要介紹的磁性陶瓷主要是鐵氧體陶瓷，它們是以氧化鐵所要介紹的磁性陶瓷主要是鐵氧體陶瓷，它們是以氧化鐵和其它鐵族或

20、稀土族氧化物為主要成分的復(fù)合氧化物。和其它鐵族或稀土族氧化物為主要成分的復(fù)合氧化物。按鐵氧體的按鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)可把它們分為三大類：可把它們分為三大類：尖晶石型、石尖晶石型、石榴石型和磁鉛石型榴石型和磁鉛石型。按鐵氧體的按鐵氧體的性質(zhì)及用途性質(zhì)及用途又可分為又可分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁、軟磁、硬磁、旋磁、矩磁、壓磁、磁泡、磁光及熱敏等鐵氧體壓磁、磁泡、磁光及熱敏等鐵氧體等。等。按其按其結(jié)晶狀態(tài)結(jié)晶狀態(tài)可分為可分為單晶和多晶體鐵氧體單晶和多晶體鐵氧體；按其按其外觀形態(tài)外觀形態(tài)可分為可分為粉末、薄膜和體材等粉末、薄膜和體材等。3.6.2 3.6.2 鐵氧體的生產(chǎn)工藝鐵氧體的生產(chǎn)工藝 多晶

21、鐵氧體的生產(chǎn)工藝：多晶鐵氧體生產(chǎn)最后都要通過多晶鐵氧體的生產(chǎn)工藝：多晶鐵氧體生產(chǎn)最后都要通過燒結(jié)達(dá)到致密化，因此，要求獲得燒結(jié)達(dá)到致密化，因此，要求獲得微細(xì)、均勻、具有一定燒微細(xì)、均勻、具有一定燒結(jié)活性的鐵氧化粉末結(jié)活性的鐵氧化粉末，按照其生產(chǎn)方法大體可分為經(jīng)預(yù)燒和，按照其生產(chǎn)方法大體可分為經(jīng)預(yù)燒和不經(jīng)預(yù)燒兩種，不經(jīng)預(yù)燒兩種，預(yù)燒的目的在于減少燒成收縮或合成鐵氧體預(yù)燒的目的在于減少燒成收縮或合成鐵氧體。 幾種鐵氧體的粉料制備方法：幾種鐵氧體的粉料制備方法： 其中氧化物法、化學(xué)沉淀法、電解沉淀法、低溫化學(xué)法其中氧化物法、化學(xué)沉淀法、電解沉淀法、低溫化學(xué)法及部分鹽類分解法及部分鹽類分解法獲得的是微

22、細(xì)均勻的原料，需要預(yù)燒合成獲得的是微細(xì)均勻的原料，需要預(yù)燒合成鐵氧體。而鐵氧體。而另一部分鹽類分解法及噴霧煅燒法另一部分鹽類分解法及噴霧煅燒法可直接獲得微可直接獲得微細(xì)均勻的鐵氧體，不經(jīng)預(yù)燒，就可成型、燒結(jié)。細(xì)均勻的鐵氧體，不經(jīng)預(yù)燒，就可成型、燒結(jié)。3.6 3.6 磁性陶瓷磁性陶瓷3.7 3.7 陶瓷的金屬化和封接陶瓷的金屬化和封接 陶瓷金屬化的目的之一是為了實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬、陶瓷與陶瓷之間的牢固封接。陶瓷與金屬的封接流程陶瓷與金屬的封接流程 陶瓷件與金屬的封接實(shí)際上是金屬件與金屬薄膜的焊接。陶瓷件與金屬的封接實(shí)際上是金屬件與金屬薄膜的焊接。半導(dǎo)體元件封接半導(dǎo)體元件封接3.7 3.7 陶瓷的金屬

23、化和封接陶瓷的金屬化和封接3.7.1 3.7.1 被銀法被銀法 被銀法又稱燒被銀法又稱燒滲銀法滲銀法，是指在陶瓷表面，是指在陶瓷表面燒滲一層金屬燒滲一層金屬銀銀，作為電容器、濾波器的電極或集成電路基片的導(dǎo)電，作為電容器、濾波器的電極或集成電路基片的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 此制備技術(shù)旨在此制備技術(shù)旨在利用銀的導(dǎo)電能力強(qiáng)、抗氧化性能好，利用銀的導(dǎo)電能力強(qiáng)、抗氧化性能好，在銀面上可直接焊接金屬等優(yōu)點(diǎn)在銀面上可直接焊接金屬等優(yōu)點(diǎn)。但對于電性能要求較。但對于電性能要求較高的材料，如在高的材料，如在高溫，高濕和直流電場作用下高溫，高濕和直流電場作用下使用，使用，由由于銀離子容易向介質(zhì)中擴(kuò)散，造成電性能惡化于銀離

24、子容易向介質(zhì)中擴(kuò)散，造成電性能惡化，因而不，因而不宜采用被銀法。宜采用被銀法。3.7.2 3.7.2 燒結(jié)金屬粉末法燒結(jié)金屬粉末法燒結(jié)金屬粉末法，燒結(jié)金屬粉末法，是在高溫還原氣氛中，使金屬粉末在是在高溫還原氣氛中，使金屬粉末在陶瓷表面上燒結(jié)成金屬薄膜陶瓷表面上燒結(jié)成金屬薄膜，再進(jìn)行陶瓷，再進(jìn)行陶瓷金屬封接的金屬封接的一種方法。一種方法。上述工藝應(yīng)遵循以下原則：上述工藝應(yīng)遵循以下原則： 金屬件的金屬件的熔點(diǎn)應(yīng)比金屬化溫度高熔點(diǎn)應(yīng)比金屬化溫度高200200以上以上。 金屬件的膨脹系數(shù)與陶瓷的膨脹系數(shù)盡可能地接近、金屬件的膨脹系數(shù)與陶瓷的膨脹系數(shù)盡可能地接近、互相匹配互相匹配。但封包陶瓷的金屬應(yīng)有。

25、但封包陶瓷的金屬應(yīng)有較高較高的熱膨脹系數(shù)；封的熱膨脹系數(shù)；封接于陶瓷內(nèi)部的金屬，則應(yīng)具有接于陶瓷內(nèi)部的金屬，則應(yīng)具有較低較低的熱膨脹系數(shù)，這是的熱膨脹系數(shù)，這是為了要使陶瓷保持受壓狀態(tài)，封接處的金屬壁應(yīng)做得比較為了要使陶瓷保持受壓狀態(tài)，封接處的金屬壁應(yīng)做得比較薄。薄。3.7 3.7 陶瓷的金屬化和封接陶瓷的金屬化和封接3.7.3 3.7.3 玻璃焊料封接法玻璃焊料封接法 隨著陶瓷應(yīng)用的擴(kuò)大，陶瓷應(yīng)用于真空技術(shù)中的關(guān)隨著陶瓷應(yīng)用的擴(kuò)大，陶瓷應(yīng)用于真空技術(shù)中的關(guān)鍵鍵金屬與陶瓷的封接，也不斷發(fā)展。金屬與陶瓷的封接，也不斷發(fā)展。 陶瓷的金屬化法，雖然金屬化層與陶瓷結(jié)合強(qiáng)度高，陶瓷的金屬化法，雖然金屬化

26、層與陶瓷結(jié)合強(qiáng)度高，金屬釬焊焊料金屬釬焊焊料與金屬化層和金屬構(gòu)件皆能牢固焊接，封接與金屬化層和金屬構(gòu)件皆能牢固焊接，封接強(qiáng)度高（抗折強(qiáng)度一般在強(qiáng)度高（抗折強(qiáng)度一般在100MPa100MPa以上），適合與強(qiáng)度要求以上），適合與強(qiáng)度要求高的器件封接，高的器件封接，但較難滿足于抗堿金屬腐蝕，熱震性好的但較難滿足于抗堿金屬腐蝕，熱震性好的要求要求。為此，發(fā)展另一種。為此，發(fā)展另一種氧化物玻璃焊料氧化物玻璃焊料的封接法。的封接法。 常用的玻璃焊料為常用的玻璃焊料為以氧化鋁和氧化鈣為基以氧化鋁和氧化鈣為基，加入氧化，加入氧化鎂、氧化銥等組成的玻璃焊料。鎂、氧化銥等組成的玻璃焊料。3.7 3.7 陶瓷的金屬化和封接陶瓷的金屬化和封接釬焊機(jī)釬焊機(jī)3.7.4 3.7.4 非氧化物系陶瓷的固相封接非氧化物系陶瓷的固相封接 碳化硅、氮化硅等非氧化物系陶瓷，是較理想的高碳化硅、氮化硅等非氧化物系陶瓷，是較理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。但是，溫結(jié)構(gòu)材料。但是，陶瓷脆性難以保證在外應(yīng)力作用下陶瓷脆性難以保證在外應(yīng)力作用下而不破壞而不破壞。因此。因此希望制備陶瓷與金屬復(fù)合的復(fù)合材料，希望制備陶瓷與金屬復(fù)合的復(fù)合材料，以發(fā)揮各自的特長以發(fā)揮各自的特長。 陶瓷與金屬封接或者陶瓷與陶瓷陶瓷與金屬封接或者陶瓷與陶瓷封接封接，不僅有利于不僅有利于制備形狀復(fù)雜的各種構(gòu)件，而且能改善構(gòu)件中的應(yīng)力分制備形狀復(fù)雜的各種構(gòu)件，而且能