材料加工學(xué)陶瓷材料王業(yè)飛

1、陶瓷材料Ceramic Materials材料1308班王業(yè)飛人面魚紋盆（新石器早期） 新石器晚期 秦磚 漢瓦 兵馬俑三彩胡人牽駱駝俑（現(xiàn)藏故宮博物院）三彩胡人牽駱駝俑（現(xiàn)藏故宮博物院）唐三彩馬唐三彩馬(現(xiàn)藏故宮博物院現(xiàn)藏故宮博物院)宋代饒州窯（現(xiàn)景德鎮(zhèn)窯） 元青花 明初青花 清末青花青花瓷青花瓷天青色等煙雨 而我在等你。主要內(nèi)容w1.結(jié)構(gòu)和性能w2.幾種新型的陶瓷材料陶瓷材料指所有無機非金屬材料。是陶瓷材料指所有無機非金屬材料。是用天然或人工合成的粉狀化合物，經(jīng)用天然或人工合成的粉狀化合物，經(jīng)成型和高溫?zé)Y(jié)而制成的多晶固體材成型和高溫?zé)Y(jié)而制成的多晶固體材料。料。第一節(jié) 結(jié)構(gòu)和性能一、陶瓷材

2、料的組成特點1、陶瓷材料的相組成特點 陶瓷材料的基本相及其結(jié)陶瓷材料的基本相及其結(jié)構(gòu)要比金屬復(fù)雜得多，它構(gòu)要比金屬復(fù)雜得多，它通常由三種不同的相組成通常由三種不同的相組成, ,即晶體相、玻璃相和氣相即晶體相、玻璃相和氣相（氣孔）。（氣孔）。2.陶瓷材料的結(jié)合鍵陶瓷材料的結(jié)合鍵為離子鍵（如陶瓷材料的結(jié)合鍵為離子鍵（如MgO、Al2O3）、共價鍵）、共價鍵（如（如Si3N4、BN）及離子鍵和共價鍵的混合鍵。）及離子鍵和共價鍵的混合鍵。離子鍵離子鍵無方向性，鍵強度較高，組成的陶瓷強度高、硬無方向性，鍵強度較高，組成的陶瓷強度高、硬 度高，但脆性也大。度高，但脆性也大。共價鍵共價鍵具有方向性和飽和性，

3、因此共價晶體中原子的堆積具有方向性和飽和性，因此共價晶體中原子的堆積密度較小。共價晶體鍵強度較高，且有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這類陶密度較小。共價晶體鍵強度較高，且有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這類陶瓷熔點高、硬度高、脆性大、熱脹系數(shù)小。瓷熔點高、硬度高、脆性大、熱脹系數(shù)小。3.陶瓷材料的結(jié)構(gòu)特點陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)比金屬材料要復(fù)雜得多，但仍陶瓷材料的晶體結(jié)構(gòu)比金屬材料要復(fù)雜得多，但仍以立方、四方、六方晶系為主。以立方、四方、六方晶系為主。 離子鍵晶體的配位數(shù)取決于離子半徑的大小。離子鍵晶體的配位數(shù)取決于離子半徑的大小。配位數(shù)配位數(shù)離子半徑比離子半徑比rC/rA 配位多面體配位多面體實例實例20.00.155啞鈴形干冰CO

4、230.1550.225三角形B2O340.2250.414四面體形SiO2、GeO260.4140.732八面體形NaCl、MgO、TiO280.7321.0立方體形ZrO2、CaF、CsCl二、陶瓷材料的性能1、力學(xué)性能w硬度高、耐磨性好硬度高、耐磨性好; 1500Hv （淬火鋼（淬火鋼500800Hv，高聚物，高聚物20Hv）w抗拉強度低，抗壓強度較高；抗拉強度低，抗壓強度較高； 因表面及內(nèi)部的氣孔、微裂紋等缺陷，實因表面及內(nèi)部的氣孔、微裂紋等缺陷，實際強度僅為理論強度的際強度僅為理論強度的1/1001/200。但抗壓。但抗壓強度高，為抗拉強度的強度高，為抗拉強度的1040倍。倍。w高彈

5、性模量，高脆性。高彈性模量，高脆性。 E=100400GPa （金屬210） 在拉伸時幾乎沒有塑性，在拉力作用下產(chǎn)生一定的彈性變形后直接斷裂。w沖擊韌性、斷裂韌性低沖擊韌性、斷裂韌性低 KIC 約為金屬的1/601/100 幾種材料的斷裂韌性材料KIC /MPa.m1/245鋼90球墨鑄鐵2040氮化硅陶瓷3.55w熔點高 一般在2000以上，故陶瓷高溫強度和高溫蠕變抗力優(yōu)于金屬。w熱脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率低 隨氣孔率增加，陶瓷的熱脹系數(shù)、熱導(dǎo)率降低，故多孔或泡沫陶瓷可作絕熱材料。 熱振性差。2. 物理性能物理性能第二節(jié)第二節(jié) 新型陶瓷簡介新型陶瓷簡介w按主要成分：氮化物陶瓷按主要成分：氮化物陶瓷 氧化物陶瓷氧化物陶瓷 碳化物碳化物陶瓷陶瓷 金屬陶瓷金屬陶瓷w按性能分：力按性能分：力 光光 聲聲 電電 磁磁 熱等熱等w按用途分：結(jié)構(gòu)陶瓷按用途分：結(jié)構(gòu)陶瓷 工具陶瓷工具陶瓷 功能陶瓷功能陶瓷新型陶瓷優(yōu)點及應(yīng)用一：隔熱新型陶瓷優(yōu)點及應(yīng)用一：隔熱 耐高溫耐高溫航天飛機上的隔熱瓦航天飛機上的隔熱瓦新型陶瓷優(yōu)點二高硬度新型陶瓷優(yōu)點二高硬度 耐磨損耐磨損新型陶瓷材料優(yōu)點三：絕緣性新型陶瓷材料優(yōu)點三：絕緣性 新型陶瓷優(yōu)點四：耐腐蝕新型陶瓷優(yōu)點四：耐腐蝕檢測儀新型陶瓷優(yōu)點五：生物相容性新型陶瓷優(yōu)點五：生物相容性脆性、低