精細(xì)陶瓷概述課件

精細(xì)陶瓷精細(xì)陶瓷1第一節(jié)概

述一、定義和分類

一般認(rèn)為：采用高度精選原料、具有精確的化學(xué)組成、按照便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制的制造方法進(jìn)行制造加工的、具有優(yōu)異特性的陶瓷稱精細(xì)陶瓷。第一節(jié)概述一、定義和分類

一般認(rèn)為：采用高度精選原料2精細(xì)陶瓷主要有以下特點(diǎn)：（１）產(chǎn)品原料全都是在原子、分子水平上分離、精制的高純度的人造原料。

（２）在制備工藝上，精細(xì)陶瓷要有精密的成型工藝，制品的成型與燒結(jié)等加工過程均需精確的控制。

（３）產(chǎn)品具有完全可控制的顯微結(jié)構(gòu)，以確保產(chǎn)品應(yīng)用于高技術(shù)領(lǐng)域。精細(xì)陶瓷具有多種特殊的性質(zhì)，如高強(qiáng)度、高硬度、耐磨耐蝕，同時(shí)在磁、電、熱、聲光、生物工程等各方面有特殊功能，因而使其在高溫、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、航天、醫(yī)學(xué)工程各方面得到廣泛應(yīng)用。精細(xì)陶瓷主要有以下特點(diǎn)：（１）產(chǎn)品原料全都是在原子、分子水平3分類1.結(jié)構(gòu)陶瓷

(1)耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨損陶瓷

(2)耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性陶瓷

(3)耐高溫、耐腐蝕的透明陶瓷

(4)生物陶瓷

分類1.結(jié)構(gòu)陶瓷42.功能陶瓷(1)導(dǎo)電陶瓷

(2)介電陶瓷

(3)壓電陶瓷

(4)半導(dǎo)體陶瓷

2.功能陶瓷(1)導(dǎo)電陶瓷5第二節(jié)精細(xì)陶瓷的制備工藝一、精細(xì)陶瓷的粉體制備

精細(xì)陶瓷的粉體制備方法一般可分為機(jī)械法和合成法兩種，前一種方法是采用機(jī)械粉碎方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為顆粒的表面能，使粗顆粒破碎為細(xì)粉；后一種方法是由離子、原子、分子通過反應(yīng)、成核和成長(zhǎng)、收集、后處理等手段獲得微細(xì)粉末。這種方法的特點(diǎn)是純度、粒度可控，均勻性好，顆粒細(xì)微，并可以實(shí)現(xiàn)顆粒在分子級(jí)水平上的復(fù)合、均化。1.機(jī)械法2.合成法化學(xué)合成法包括固相法、液相法和氣相法三種。

第二節(jié)精細(xì)陶瓷的制備工藝一、精細(xì)陶瓷的粉體制備

精細(xì)陶瓷的6二、精細(xì)陶瓷成型方法

（1）粉料成型法：包括鋼模壓制，等靜壓制。（2）漿料成型方法：

（3）可塑成型方法：

（4）注射成型方法：

二、精細(xì)陶瓷成型方法（1）粉料成型法：包括鋼模壓制，等靜壓7三、精細(xì)陶瓷的燒結(jié)方法燒結(jié)的實(shí)質(zhì)是粉末坯塊在適當(dāng)環(huán)境或氣氛中受熱，通過一系列物理、化學(xué)變化，使粉末顆粒間的粘結(jié)發(fā)生質(zhì)的變化，坯塊強(qiáng)度和密度迅速增加，其它物理、力學(xué)性能也得到明顯的改善。精細(xì)陶瓷常用的燒結(jié)方法如下：1.普通燒結(jié)

2.熱壓燒結(jié)

3.其它燒結(jié)方法電場(chǎng)燒結(jié)

超高壓燒結(jié)

活化燒結(jié)

反應(yīng)燒結(jié)

自蔓延高溫合成（SHS）致密化

三、精細(xì)陶瓷的燒結(jié)方法燒結(jié)的實(shí)質(zhì)是粉末坯塊在適當(dāng)環(huán)境或氣氛中8一、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷一、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷9氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷10氮化硅可用多種方法合成，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)后獲得。3Si+2N2

→Si3N4也可用化學(xué)氣相沉積法，使SiCl4和N2在H2氣氛保護(hù)下反應(yīng)，產(chǎn)物沉積在石墨基體上。形成一層致密的層。此法得到的氮化硅純度較高，其反應(yīng)如下：3SiCl4+2N2+6H2

→Si3N4+12HCl氮化硅可用多種方法合成，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在130011高熔點(diǎn)氧化物陶瓷高熔點(diǎn)氧化物陶瓷通常是指熔點(diǎn)超過SiO2熔點(diǎn)（1728℃）的氧化物，大致有60多種，其中最常用的有Al2O3、ZrO2、MgO、BeO、CaO和SiO2等六種。這些氧化物在高溫下具有優(yōu)良的力學(xué)性能，耐化學(xué)腐蝕，特別是具有優(yōu)良的抗氧化性，好的電絕緣性，所以得到廣泛的應(yīng)用。

高熔點(diǎn)氧化物陶瓷高熔點(diǎn)氧化物陶瓷通常是指熔點(diǎn)超過SiO2熔點(diǎn)12精細(xì)陶瓷概述課件13精細(xì)陶瓷概述課件142、透明陶瓷2、透明陶瓷15精細(xì)陶瓷概述課件16精細(xì)陶瓷概述課件17精細(xì)陶瓷概述課件18二、光導(dǎo)纖維高純度的二氧化硅或稱石英玻璃熔融體中，拉出直徑約100μm的細(xì)絲，稱為石英玻璃纖維。

二、光導(dǎo)纖維高純度的二氧化硅或稱石英玻璃熔融體中，拉出直徑約19精細(xì)陶瓷概述課件20精細(xì)陶瓷概述課件21三、生物陶瓷三、生物陶瓷22四、電子陶瓷

四、電子陶瓷23精細(xì)陶瓷概述課件24五、金屬陶瓷金屬陶瓷是由金屬和陶瓷性非金屬組成的燒結(jié)材料。廣義的金屬陶瓷包括難熔化合物合金、硬質(zhì)合金、彌散型核燃料元件和控制棒材料、金屬粘結(jié)的金剛石工具材料等。狹義的金屬陶瓷是指難熔化合物鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鎢、鉬等和碳、硼、氮、硅等形成的化合物與金屬的燒結(jié)材料。。

五、金屬陶瓷金屬陶瓷是由金屬和陶瓷性非金屬組成的燒結(jié)材料。廣25金屬陶瓷既有陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕等特性，又具有金屬所有的韌性、耐沖擊性和易加工性能，所以廣泛被用來制作工件的耐磨、耐蝕、耐高溫表層，還可用作一些特殊用途。例如，用高溫?zé)Y(jié)的多層多孔的碳化鈦，由于在高溫?zé)Y(jié)過程其表面形成了氧化鈦膜，使其耐高溫的熔點(diǎn)溫度高達(dá)3000攝氏度，因此可作為耐高溫材料以及用來制作過濾器和光催化材料；高分子聚合金屬陶瓷的應(yīng)用涉及船舶、海洋工程、石油、化工、冶金、機(jī)械、電力、水利、礦山、航空以及軍事裝備等領(lǐng)域；TiN、TiC金屬陶瓷刀具具有優(yōu)良的力學(xué)性能，是一種高技術(shù)含量和高附加值的刀具金屬陶瓷既有陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕等特性，又具有金屬所26六、超導(dǎo)陶瓷六、超導(dǎo)陶瓷27富勒烯家族C60是由60個(gè)碳原子組成的空心籠狀分子，由于形狀酷似足球而被稱為“布基球”。1990年科學(xué)家首次觀察到C60材料的超導(dǎo)性，并發(fā)現(xiàn)摻雜一些鉀金屬等物質(zhì)能夠使其超導(dǎo)臨界溫度有所提高。但在臨界溫度達(dá)到40K左右之后，有關(guān)研究便停滯不前。富勒烯家族C60是由60個(gè)碳原子組成的空心籠狀分子，由于形狀28往C60材料中摻入雜質(zhì)，把C60分子彼此推得更開，也可以提高材料的超導(dǎo)臨界溫度。貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家認(rèn)為，利用類似機(jī)理，向含有大量自由空穴的C60材料中摻入適當(dāng)雜質(zhì)，有可能將臨界溫度提高到100K。往C60材料中摻入雜質(zhì)，把C60分子彼此推得更開，也可以提高29七、其它精細(xì)陶瓷1.可貯存核廢料的陶瓷2.對(duì)CO2具有高吸收能力的鋰硅酸鹽3.超塑性陶瓷4.抗菌抗霉陶瓷

5.超塑性陶瓷

七、其它精細(xì)陶瓷1.可貯存核廢料的陶瓷30精細(xì)陶瓷精細(xì)陶瓷31第一節(jié)概

述一、定義和分類

一般認(rèn)為：采用高度精選原料、具有精確的化學(xué)組成、按照便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制的制造方法進(jìn)行制造加工的、具有優(yōu)異特性的陶瓷稱精細(xì)陶瓷。第一節(jié)概述一、定義和分類

一般認(rèn)為：采用高度精選原料32精細(xì)陶瓷主要有以下特點(diǎn)：（１）產(chǎn)品原料全都是在原子、分子水平上分離、精制的高純度的人造原料。

（２）在制備工藝上，精細(xì)陶瓷要有精密的成型工藝，制品的成型與燒結(jié)等加工過程均需精確的控制。

（３）產(chǎn)品具有完全可控制的顯微結(jié)構(gòu)，以確保產(chǎn)品應(yīng)用于高技術(shù)領(lǐng)域。精細(xì)陶瓷具有多種特殊的性質(zhì)，如高強(qiáng)度、高硬度、耐磨耐蝕，同時(shí)在磁、電、熱、聲光、生物工程等各方面有特殊功能，因而使其在高溫、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、航天、醫(yī)學(xué)工程各方面得到廣泛應(yīng)用。精細(xì)陶瓷主要有以下特點(diǎn)：（１）產(chǎn)品原料全都是在原子、分子水平33分類1.結(jié)構(gòu)陶瓷

(1)耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨損陶瓷

(2)耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性陶瓷

(3)耐高溫、耐腐蝕的透明陶瓷

(4)生物陶瓷

分類1.結(jié)構(gòu)陶瓷342.功能陶瓷(1)導(dǎo)電陶瓷

(2)介電陶瓷

(3)壓電陶瓷

(4)半導(dǎo)體陶瓷

2.功能陶瓷(1)導(dǎo)電陶瓷35第二節(jié)精細(xì)陶瓷的制備工藝一、精細(xì)陶瓷的粉體制備

精細(xì)陶瓷的粉體制備方法一般可分為機(jī)械法和合成法兩種，前一種方法是采用機(jī)械粉碎方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為顆粒的表面能，使粗顆粒破碎為細(xì)粉；后一種方法是由離子、原子、分子通過反應(yīng)、成核和成長(zhǎng)、收集、后處理等手段獲得微細(xì)粉末。這種方法的特點(diǎn)是純度、粒度可控，均勻性好，顆粒細(xì)微，并可以實(shí)現(xiàn)顆粒在分子級(jí)水平上的復(fù)合、均化。1.機(jī)械法2.合成法化學(xué)合成法包括固相法、液相法和氣相法三種。

第二節(jié)精細(xì)陶瓷的制備工藝一、精細(xì)陶瓷的粉體制備

精細(xì)陶瓷的36二、精細(xì)陶瓷成型方法

（1）粉料成型法：包括鋼模壓制，等靜壓制。（2）漿料成型方法：

（3）可塑成型方法：

（4）注射成型方法：

二、精細(xì)陶瓷成型方法（1）粉料成型法：包括鋼模壓制，等靜壓37三、精細(xì)陶瓷的燒結(jié)方法燒結(jié)的實(shí)質(zhì)是粉末坯塊在適當(dāng)環(huán)境或氣氛中受熱，通過一系列物理、化學(xué)變化，使粉末顆粒間的粘結(jié)發(fā)生質(zhì)的變化，坯塊強(qiáng)度和密度迅速增加，其它物理、力學(xué)性能也得到明顯的改善。精細(xì)陶瓷常用的燒結(jié)方法如下：1.普通燒結(jié)

2.熱壓燒結(jié)

3.其它燒結(jié)方法電場(chǎng)燒結(jié)

超高壓燒結(jié)

活化燒結(jié)

反應(yīng)燒結(jié)

自蔓延高溫合成（SHS）致密化

三、精細(xì)陶瓷的燒結(jié)方法燒結(jié)的實(shí)質(zhì)是粉末坯塊在適當(dāng)環(huán)境或氣氛中38一、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷一、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷39氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷40氮化硅可用多種方法合成，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)后獲得。3Si+2N2

→Si3N4也可用化學(xué)氣相沉積法，使SiCl4和N2在H2氣氛保護(hù)下反應(yīng)，產(chǎn)物沉積在石墨基體上。形成一層致密的層。此法得到的氮化硅純度較高，其反應(yīng)如下：3SiCl4+2N2+6H2

→Si3N4+12HCl氮化硅可用多種方法合成，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在130041高熔點(diǎn)氧化物陶瓷高熔點(diǎn)氧化物陶瓷通常是指熔點(diǎn)超過SiO2熔點(diǎn)（1728℃）的氧化物，大致有60多種，其中最常用的有Al2O3、ZrO2、MgO、BeO、CaO和SiO2等六種。這些氧化物在高溫下具有優(yōu)良的力學(xué)性能，耐化學(xué)腐蝕，特別是具有優(yōu)良的抗氧化性，好的電絕緣性，所以得到廣泛的應(yīng)用。

高熔點(diǎn)氧化物陶瓷高熔點(diǎn)氧化物陶瓷通常是指熔點(diǎn)超過SiO2熔點(diǎn)42精細(xì)陶瓷概述課件43精細(xì)陶瓷概述課件442、透明陶瓷2、透明陶瓷45精細(xì)陶瓷概述課件46精細(xì)陶瓷概述課件47精細(xì)陶瓷概述課件48二、光導(dǎo)纖維高純度的二氧化硅或稱石英玻璃熔融體中，拉出直徑約100μm的細(xì)絲，稱為石英玻璃纖維。

二、光導(dǎo)纖維高純度的二氧化硅或稱石英玻璃熔融體中，拉出直徑約49精細(xì)陶瓷概述課件50精細(xì)陶瓷概述課件51三、生物陶瓷三、生物陶瓷52四、電子陶瓷

四、電子陶瓷53精細(xì)陶瓷概述課件54五、金屬陶瓷金屬陶瓷是由金屬和陶瓷性非金屬組成的燒結(jié)材料。廣義的金屬陶瓷包括難熔化合物合金、硬質(zhì)合金、彌散型核燃料元件和控制棒材料、金屬粘結(jié)的金剛石工具材料等。狹義的金屬陶瓷是指難熔化合物鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鎢、鉬等和碳、硼、氮、硅等形成的化合物與金屬的燒結(jié)材料。。

五、金屬陶瓷金屬陶瓷是由金屬和陶瓷性非金屬組成的燒結(jié)材料。廣55金屬陶瓷既有陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕等特性，又具有金屬所有的韌性、耐沖擊性和易加工性能，所以廣泛被用來制作工件的耐磨、耐蝕、耐高溫表層，還可用作一些特殊用途。例如，用高溫?zé)Y(jié)的多層多孔的碳化鈦，由于在高溫?zé)Y(jié)過程其表面形成了氧化鈦膜，使其耐高溫的熔點(diǎn)溫度高達(dá)3000攝氏度，因此可作為耐高溫材料以及用來制作過濾器和光催化材料；高分子聚合金屬陶瓷的應(yīng)用涉及船舶、海洋工程、石油、化工、冶金、機(jī)械、電力、水利、礦山、航空以及軍事裝備等領(lǐng)域；TiN、TiC金屬陶瓷刀具具有優(yōu)良的力學(xué)性能，是一種高技術(shù)含量和高附加值的刀具金屬陶瓷既有陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕等特性，又具有金屬所56六、超導(dǎo)陶瓷六、超導(dǎo)陶瓷57富勒烯家族C60是由60個(gè)碳原子組成的空心籠狀分子，由于形狀酷似足球而被稱為“布基球”。1990年科學(xué)家首次觀察到C60材料的超導(dǎo)性，并發(fā)現(xiàn)摻雜一些鉀金屬等物質(zhì)能夠使其超導(dǎo)臨界溫度有所提高。但在臨界溫度達(dá)到40K左右之后，有關(guān)研究便停