無機(jī)非金屬材料課件第一章第三節(jié)合成原料

1、第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料氧化物：莫來石 3al2o3-2sio2 、 堇青石 (mg,fe)2al3alsi5o18 碳化物：sic、tic、wc、石墨氮化物：si3n4和塞隆和塞隆、aln、 bn鈦酸鹽：batio3第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 sic單位晶胞是由相同的sic4四面體構(gòu)成，si原子處于c原子構(gòu)成的四面體中心，si的配位數(shù)為4. sic是si-c間鍵力很強(qiáng)的共價(jià)鍵化合物，具有金剛石型結(jié)構(gòu)。 sic晶體主要有兩種晶型，六方的-sic和立方的-sic。于2100以上逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?sic.（1） sic結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 抗氧化

2、性強(qiáng)（1550）； 耐磨性好； 硬度高（莫氏硬度9.5）； 熱穩(wěn)定性好； 高溫強(qiáng)度大； 熱膨脹系數(shù)?。?.010-6/）； 熱導(dǎo)性好； 以及抗熱震和耐化學(xué)腐蝕。性能性能第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 sic自然界很少，都為人工合成。通常大量生產(chǎn)sic的工業(yè)方法是通過碳還原硅的氧化物而得到。 反應(yīng)式： sio2+csic+co2注意：注意： 為去除雜質(zhì)以及讓產(chǎn)物co2順利逸出，常加入nacl及木屑。制備制備應(yīng)用應(yīng)用用作耐磨材料、耐火材料、半導(dǎo)體元件（二極管、晶體管）、電動(dòng)機(jī)及氣輪機(jī)的制造等。第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 si3n4屬于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，在自然界并不存在，是人工方法合成的。 結(jié)構(gòu)特征

3、 a) si3n4是共價(jià)鍵化合物，單位晶胞由硅氮四面體構(gòu) 成，si原子處于中心位置，周圍是氮原子。 b) si3n4有兩種晶型： -si3n4：顆粒狀結(jié)晶體 -si3n4：針狀結(jié)晶體 c) 1140-1600加熱，-si3n4會(huì)轉(zhuǎn)變成-si3n4。（2） si3n4第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料性能性能 高溫強(qiáng)度高；高溫強(qiáng)度高； 抗熱震性優(yōu)良；抗熱震性優(yōu)良； 抗氧化性好；抗氧化性好； 耐腐蝕性好；耐腐蝕性好； 熱膨脹系數(shù)?。粺崤蛎浵禂?shù)??； 高硬度、耐磨。高硬度、耐磨。應(yīng)用應(yīng)用 用作燃?xì)鉁u輪葉片；用作燃?xì)鉁u輪葉片； 用作坩堝、熱電偶保護(hù)管、熱處理的內(nèi)襯材料。用作坩堝、熱電偶保護(hù)管、熱處理的內(nèi)襯材

4、料。 用作研磨材料。用作研磨材料。第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料制備方法制備方法 a. 硅粉在氮或nh3氣氛中加熱(1300) 3si+n2si3n4 b. 硅的鹵化物（sicl4、sibr4）和氨反應(yīng) sicl4+nh3si3n4+hcl c. 反應(yīng)燒結(jié)法（1450） 3si+4n2si3n4 d. 熱壓法第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料（3）賽?。┵惵?結(jié)構(gòu) a. 賽隆陶瓷是si3n4和氧化鋁al2o3固溶體的總稱， 是si、al、o、n元素符號(hào)的組合。 b. 基本結(jié)構(gòu)單元為(si, al)(o,n)四面體（共角鏈接） c. si3n4中一部分si被al代替，一部分n被o代替，則 可形成一系

5、列si-al-n-o固溶體。第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 性能 韌性好；硬度高；耐磨性好；高溫抗氧化性好。 應(yīng)用 a. 賽隆陶瓷已在發(fā)動(dòng)機(jī)部件、軸承和密封圈等耐磨部件及刀 具材料中得到應(yīng)用。 b. 在銅鋁等合金冶煉、軋制和鑄造上得到了應(yīng)用。 制備賽隆陶瓷的原始物料為si3n4、 al2o3、aln、y2o3及其他金屬氧化物，燒結(jié)時(shí)容易通過液相繞結(jié)達(dá)到致密化，制備工藝可以采用無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)或氣壓燒結(jié)無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)或氣壓燒結(jié)。 制備第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料（4）鈦酸鹽）鈦酸鹽 化學(xué)式：化學(xué)式：batio3 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：1618 外觀外觀 白色粉末或透明晶體，難溶于水，可溶于濃硫酸。

6、白色粉末或透明晶體，難溶于水，可溶于濃硫酸。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 鈦酸鋇屬于鈦酸鋇屬于abo3鈣鈦礦型鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。batio3的晶體結(jié)的晶體結(jié)構(gòu)有構(gòu)有六方相、立方相、四方相、正交相和三方相等六方相、立方相、四方相、正交相和三方相等。 溫度高于溫度高于120-立方順電相；立方順電相； 溫度位于溫度位于5120-四方鐵電相；四方鐵電相； -805-正交鐵電相；正交鐵電相； -80-三方鐵電相三方鐵電相ba第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 鈦酸鋇是一種強(qiáng)介電材料，是電子陶瓷中使用最廣泛的鈦酸鋇是一種強(qiáng)介電材料，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，是陶瓷電容器的

7、最主要材料，多年來一直被作為材料之一，是陶瓷電容器的最主要材料，多年來一直被作為典型的鐵電陶瓷得到廣泛研究和應(yīng)用。被譽(yù)為典型的鐵電陶瓷得到廣泛研究和應(yīng)用。被譽(yù)為”電子陶瓷工電子陶瓷工業(yè)的支柱業(yè)的支柱“。 目前，關(guān)于鈦酸鋇的研究很廣泛。國內(nèi)外許多的學(xué)者對(duì)目前，關(guān)于鈦酸鋇的研究很廣泛。國內(nèi)外許多的學(xué)者對(duì)鈦酸鋇做了大量的研究工作，通過摻雜改性，已經(jīng)得到了大鈦酸鋇做了大量的研究工作，通過摻雜改性，已經(jīng)得到了大量的新材料，尤其是在量的新材料，尤其是在mlcc方面的應(yīng)用。方面的應(yīng)用。 第三節(jié)第三節(jié) 合成原料合成原料 陶瓷生產(chǎn)用到的原料是多種多樣的，我國陶瓷生產(chǎn)用到的原料是多種多樣的，我國地大物博，各地的地質(zhì)條件、氣候環(huán)境、生產(chǎn)地大物博，各地的地質(zhì)條件、氣候環(huán)境、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝、傳統(tǒng)習(xí)慣均有較大的差異；方式、生產(chǎn)工藝、傳統(tǒng)習(xí)慣均有較大的差異；只有在了解了各種原料的特性之后，才能更好只有在了解了各種原料的特性之后，才能更好地為生產(chǎn)服務(wù)；礦產(chǎn)資源