陶瓷系列1微觀結構與力學性能課件

陶瓷材料陶瓷材料一、陶瓷材料的微觀結構①玻璃②陶瓷③是玻璃還是陶瓷？二、結構陶瓷①氧化物陶瓷②氮化物陶瓷③碳化物陶瓷三、電功能陶瓷四、鐵氧體一、陶瓷材料的微觀結構一、陶瓷材料的微觀結構一、陶瓷材料的微觀結構①、玻璃晶體

玻璃①、玻璃晶體

冷卻速度須使金屬不產生晶核也不發(fā)生晶核長大晶體形成溫度與時間的關系冷卻速度高于臨界冷卻速度以上時，金屬不再發(fā)生結晶C曲線①、玻璃冷卻速度須使金屬不產生晶核也不發(fā)生晶核長大晶體形成溫度與時※非晶態(tài)合金塊材制備方法

大塊非晶合金主要通過調整成分來獲得強的非晶形成能力。Inoue等人提出了三條簡單的經驗性規(guī)律：⑴合金系由三個以上組元組成；⑵主要組元的原子有12%以上的原子尺寸差；⑶各組元間有大的負混合熱；

為了控制冷卻過程中的非均勻形核：一要提高合金的純度，減少雜質；二要采用高純惰性氣體保護，盡量減少含氧量。①、玻璃※非晶態(tài)合金塊材制備方法為了控制冷卻過程中腓尼基人生活在今天地中海東岸

Na2CO3·NaHCO3·2H2O

①、玻璃腓尼基人Na2CO3·NaHCO3·2H2O①、玻璃原料：純堿、石灰石、石英主要成分Na2O·CaO·6SiO23000多年前，洲腓尼商船載著塊狀的Na2CO3·NaHCO3·2H2O。由于海水落潮，商船擱淺了，于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘（碳酸鈣、二氧化硅）上做飯。①、玻璃原料：純堿、石灰石、石英3000多年前，洲腓尼商船載著塊狀的公元前8000－2000年（新石器時代）就發(fā)明了陶器。用陶土燒制的器皿叫陶器，用瓷土燒制的器皿叫瓷器。陶瓷則是陶器，炻器和瓷器的總稱。②、陶瓷公元前8000－2000年（新石器時代）就發(fā)明了陶器。用陶土黏土②、陶瓷黏土②、陶瓷高嶺土高嶺土（即觀音土）是富含高嶺石這一礦物的土壤的名稱，而高嶺石的主要成分是Al203·2Si02·2H20②、陶瓷高嶺土高嶺土（即觀音土）是富含高嶺石這一礦物的土壤的名稱，而地殼中元素含量②、陶瓷地殼中元素含量②、陶瓷黏土的主要成分②、陶瓷黏土的主要成分②、陶瓷②、陶瓷②、陶瓷②、陶瓷1）晶粒

是陶瓷材料的主要組成相①硅酸鹽

硅酸鹽是傳統(tǒng)陶瓷的主要晶相。②氧化物氧化物是大多數(shù)典型陶瓷，特別是特種陶瓷的主要組成和晶體相。最重要的氧化物晶體相有AO、AO2、A2O3、ABO3和AB2O4等（A、B表示陽離子）。③非氧化物是指不含氧的金屬碳化物、氮化物、硅化物及硼化物等，它們是新型陶瓷,特別是金屬陶瓷的主要晶相和晶體相。主要由高鍵能的共價鍵結合，但也有離子鍵和金屬鍵。②、陶瓷1）晶粒

是陶瓷材料的主要組成相①硅酸鹽

②、陶瓷陶瓷中的玻璃相的主要作用是：1)填充晶體相之間的空隙，并將分散的晶相粘結起來，提高材料的致密度；

2)降低燒結溫度，促進燒結；

3)玻璃相粘度高，阻止晶體轉變，抑制晶體長大；

4)獲得一定程度的玻璃特性，如透光性等。美國和歐洲一些國家的文獻已將“Ceramic”一詞理解為各種無機非金屬固體材料的通稱。②、陶瓷陶瓷中的玻璃相的主要作用是：1)填充晶體相之間的空隙③、是玻璃還是陶瓷玻璃的微晶學說1921年列別捷夫在研究硅酸鹽玻璃時發(fā)現(xiàn)，玻璃加熱到573℃時其折射率發(fā)生急劇變化，而石英正好在573℃發(fā)生αβ型的轉變。在此基礎上他提出玻璃是高分散的晶子的集合體，后經瓦連柯夫等人逐步完善。微晶的尺度在2nm左右③、是玻璃還是陶瓷玻璃的微晶學說1921年列別捷夫在研究硅酸③、是玻璃還是陶瓷透明微晶玻璃微晶玻璃爐具面板③、是玻璃還是陶瓷透明微晶玻璃微晶玻璃爐具面板③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷反?，F(xiàn)象一：有的微晶玻璃不透明在光照條件下：黑色的材料容易吸熱金屬材料容易吸熱為什么？③、是玻璃還是陶瓷反?，F(xiàn)象一：有的微晶玻璃不透明在光照條件下③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）1、轉化為晶格振動（晶格熱容）2、將電子激發(fā)到高能級（電子熱容）。金屬的能級連續(xù)，所以各種能量的光子來者不拒，以至于不透明。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）3、α-Al2O3單晶體是良好的對紅外線、可見光透明的材料。但是以α-Al2O3為主晶相的多晶陶瓷通常并非如此。原因是材料中存在尺度與紅外線、可見光波長相當?shù)娜毕荩ㄈ绮Ａ?、氣孔、雜質相等）、晶界，引起透入光被不斷地被散射、反射、折射、干涉甚至被吸收，最后基本被消耗在材料內部。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）3、③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）紅寶石：主要成分是氧化鋁(Al?O?)。紅色來自鉻(Cr)，主要為Cr2O3，含量一般0.1～3%，最高者達4%③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）紅寶③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）主要成分是氧化鋁（Al?O?）。藍色是由于其中混有少量鈦（Ti）和鐵（Fe）雜質所致。藍寶石的顏色，可以有粉紅、黃、綠、白、甚至在同一顆石有多種顏色材料呈藍色，是由于它反射（激發(fā)躍遷），是由于其與波長的光由于各種原因被吸收了。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）主要③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象二：可機械加工

可用標準金屬加工工具和設備進行車、銑、刨、磨、鉆、鋸切和攻絲等加工。③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象二：可機械加工可用標準金屬加③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷二、結構陶瓷

結構陶瓷具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗氧化、耐燒蝕、高溫下蠕變小等優(yōu)異性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷工作環(huán)境，因而廣泛應用于能源、航空航天、機械、汽車、冶金、化工、電子等領域。二、結構陶瓷結構陶瓷具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗氧使用領域

機械陶瓷

熱機陶瓷

生物化工陶瓷通常根據(jù)結構陶瓷的使用領域和組分來對其進行分類:

核陶瓷及其他使用領域機械陶瓷熱機陶瓷生物化工陶瓷通常根據(jù)結構陶瓷的二、結構陶瓷按組分分類

氧化物陶瓷

氮化物陶瓷

碳化物陶瓷

硼化物陶瓷二、結構陶瓷按組分分類氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷①氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料的原子結合以離子鍵為主，存在部分共價鍵，因此具有許多優(yōu)良的性能。大部分氧化物具有很高的熔點，一般都在2000oC附近。①氧化物陶瓷氧化物陶瓷材料的原子結合以離子鍵為主，存在部分氧化鋁陶瓷SiO2添加SiO2作為助燒劑，在1600度形成液相，有利于燒結Al2O3氧化鋁陶瓷SiO2添加SiO2作為助燒劑，在1600度形成液與氧化鋁形成液相的物質及出現(xiàn)液相的最低溫度形成液相的物質出現(xiàn)液相的最低溫度(oC)BeO1900CaO1400CeO21750MgO1930ThO21750TiO21720ZrO21700

與氧化鋁形成液相的物質及出現(xiàn)液相的最低溫度形成液相的物質出現(xiàn)氧化鋁陶瓷

以Al2O3為主成分。

氧化鋁陶瓷為結構陶瓷中典型材料。通常應用于需要承受機械應力的結果用零件，尤其是利用其高熔點、高硬度、耐腐蝕、電絕緣性好等特性，作為苛刻條件下使用的結構件。氧化鋁陶瓷以Al2O3為主成分。氧化鋁陶瓷為結構陶瓷中典氧化鋁陶瓷

透明氧化鋁陶瓷α-Al2O3單晶體是良好的對紅外線、可見光透明的材料。但是以α-Al2O3為主晶相的多晶陶瓷通常并非如此。原因是材料中存在尺度與紅外線、可見光波長相當?shù)娜毕荩ㄈ绮Ａ唷饪?、雜質相等）、晶界，引起透入光被不斷地被散射、反射、折射、干涉甚至被吸收，最后基本被消耗在材料內部。氧化鋁陶瓷透明氧化鋁陶瓷α-Al2O3單晶體是良好的對氧化鋁陶瓷

通過以下方法可改善氧化鋁的透光性：

提高密度，以減少氣孔；限制氣孔的尺寸，使其不與透過光干涉；限制晶粒尺寸（減少晶粒尺寸），從而提高均勻性。提高材料的純度，以減少玻璃相和雜質相。

具體措施：采用高純、細的Al2O3粉為原料(一般用硫酸鋁氨熱分解法生產的高純Al2O3粉體為原料)，摻雜MgO(0.5wt%),在氫氣氛下燒結。氧化鋁陶瓷通過以下方法可改善氧化鋁的透光性：提高密度，以MgO作為助燒劑的作用機制MgO的作用與其加入量有關：當加入量不超過MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）時，固溶反應：2MgO→2MgAl'+2O0x+V0??生成氧空位，有利于氧的固相擴散傳質，從而促進燒結MgO作為助燒劑的作用機制MgO的作用與其加入量有關：當加入當MgO的加入量大于固溶度時，未溶解部分與Al2O3反應：MgO+Al2O3→MgO?Al2O3(尖晶石)

尖晶石是新的化合物。尖晶石顆粒分布于Al2O3主晶相的晶界上，阻礙晶界移動（稱之為釘扎晶界），從而阻礙由于晶界移動過快導致的氣孔進入晶粒內部的情形發(fā)生。氣孔在晶界上通過晶界擴散更容易排除。釘扎晶界的結果還可以細化晶粒。當MgO的加入量大于固溶度時，未溶解部分與Al2O3反應：M燒結氣氛氣氛對99瓷燒結的影響(1650℃燒結)燒結氣氛氣氛對99瓷燒結的影響(1650℃燒結)

還原氣氛或原子尺寸小的氣氛對燒結更有利。還原氣氛的影響機理是增加了氧空位，促進了擴散過程。

又有實驗表明，氨分解氣氛、氫氣氛會加速晶粒的異常長大，故建議最好的氣氛為氬氣或空氣。

這些實驗結果有些矛盾，說明實際情況有些復雜。如果沒有晶粒的異常長大，可以認為采用還原氣氛燒結還是有利的。還原氣氛或原子尺寸小的氣氛對燒結更有利。還原氣氛的影響機理氧化鋯陶瓷氧化鋯具有一定的韌性，使該材料機械性能大幅提高，尤其是室溫韌性非常優(yōu)異，因此作為熱機、耐磨機械部件受到廣泛的關注；此外，利用氧化鋯的離子導電特性，還開發(fā)了氧化鋯在氧傳感器、燃料電池及發(fā)熱元件等方面的應用。氧化鋯陶瓷氧化鋯具有一定的韌性，使該材料機械性能大幅提高，尤氧化鋯陶瓷1、離子鍵具有方向性2、位錯運動會產生疇界氧化鋯陶瓷1、離子鍵具有方向性氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷

氧化鋯晶體結構及相變特性

氧化鋯存在三種穩(wěn)定的多型體：單斜相（m-ZrO2

）、立方相（c-ZrO2

）和四方相（t-ZrO2

）。氧化鋯的基本物理性能氧化鋯晶體結構及相變特性氧化鋯存在三種穩(wěn)定的多型體：單斜應力誘導相變增韌氧化鋯陶瓷

應力誘發(fā)相變應力誘導相變增韌氧化鋯陶瓷應力誘發(fā)相變氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷

微裂紋增韌機制：微裂紋彌散分布于陶瓷基體上。這些裂紋是由四方氧化鋯顆粒轉變?yōu)閱涡毖趸嗩w粒時體積膨脹所致。當有一個大裂紋擴展通過時，大裂紋前端的微小裂紋也產生擴展，化解掉外力做的功。微裂紋增韌只增加韌性，對強度有損害；應力誘發(fā)相變增韌，既增加韌性也增加強度。氧化鋯陶瓷微裂紋增韌機制：微裂紋彌散分布于陶瓷基體上。這些②氮化物陶瓷

氮化物陶瓷材料：室溫和高溫強度高、硬度高、耐磨蝕性和良好的抗熱沖擊及機械沖擊性能，被材料科學界認為是結構陶瓷領域中綜合性能優(yōu)良，最有希望代替鎳基合金在高科技、高溫領域中獲得廣泛應用的一種新材料。氮化物陶瓷的缺點是抗氧化能力差。②氮化物陶瓷氮化物陶瓷材料：室溫和高溫強度高、硬度高、耐磨氮化鋁陶瓷氮化鋁發(fā)現(xiàn)于1842年，最初用于固氮劑及冶煉鋁及鋁合金的耐火材料。由于氮化鋁陶瓷具有高熱導率（理論熱導率320W/m·K），與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)，無毒、密度低、比強度高的特點，近年來，氮化鋁陶瓷作為新一代信息材料受到了廣泛的關注，成為微電子工業(yè)中電路基板和封裝的最理想材料。純銅398

W/m.K氮化鋁陶瓷氮化鋁發(fā)現(xiàn)于1842年，最初用于固氮劑及冶煉鋁及鋁氮化鋁陶瓷

氮化鋁（AlN）是一種人造材料，在自然界中并不存在。強度極大的共價鍵使得氮化鋁具備高熔點，且憑借共價鍵之共振聲子傳遞熱能，使得氮化鋁同時具備高熱傳導特性。氮化鋁為少數(shù)熱導率高的非金屬固體，因其符合：（1）原子鍵強（反例：氣體導熱性差）（2）晶體結構簡單；（3）晶格震動諧振性高氮化鋁陶瓷氮化鋁（AlN）是一種人造材料，在自然界中并不存氮化鋁陶瓷

在電子工業(yè)方面的應用：氮化鋁具有高的熱導率、低的介電常數(shù)、絕緣以及與硅相接近的熱膨脹系數(shù)等特點，使其在電子工業(yè)中的應用日益受到重視。過去的基片材料采用Al2O3，而AlN的熱導率是Al2O3的5～10倍，更適合大規(guī)模集成電路要求。BeO材料雖具有優(yōu)異的熱導性能，但其劇毒性限制了它的工業(yè)中的廣泛應用。金剛石雖導熱性能優(yōu)良，但其價格昂貴，不宜用作基片材料。在目前的非金屬導熱材料中，AlN陶瓷的綜合性能良好，非常適用于電子工業(yè)。氮化鋁陶瓷在電子工業(yè)方面的應用：③碳化物陶瓷

碳化物陶瓷的主要特點：高熔點，例如TiC的熔點為3460oC較高的硬度，例如碳化硼的硬度僅次于金剛石良好的導電性和導熱性以及良好的化學穩(wěn)定性。因此，碳化物陶瓷作為耐熱材料、超硬材料、耐磨材料、耐腐蝕材料在諸多工業(yè)領域中獲得廣泛應用。③碳化物陶瓷碳化物陶瓷的主要特點：③碳化物陶瓷一類具有較簡單的結構，如TiC、ZrC、WC、SiC另一類具有較復雜的結構，如Fe3C、Cr7C3、Cr3C6前者較為穩(wěn)定，具有很高的熔點和硬度；而后者穩(wěn)定性要差一些，熔點與硬度稍低，是一般鋼鐵中重要的強化相，并以各種復雜的相存在，如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等③碳化物陶瓷一類具有較簡單的結構，如TiC、ZrC、WC、S③碳化物陶瓷SiC的氧化行為SiC在熱力學上很容易與氧氣發(fā)生反應。序號化學反應式ΔGT(kJ/mol)25oC1627oC1SiC+2O2→SiO2+CO2-1168.2-901.22SiC+3/2O2→SiO2+CO-910.9-783.23SiC+2O2→SiO2+C-773.6-505.04SiC+3/2O2→SiO+CO2-460.7-604.65SiC+O2→SiO+CO-203.3-486.66SiC+1/2O2→SiO+C-66.1-208.47SiC+O2→Si+CO2-342.7-361.98SiC+1/2O2→Si+CO-85.4243.9SiC和O2之間可能發(fā)生的一些反應的吉布斯自由能變化值

③碳化物陶瓷SiC的氧化行為SiC在熱力學上很容易與氧氣發(fā)知識回顧KnowledgeReview祝您成功！知識回顧KnowledgeReview祝您成功！陶瓷材料陶瓷材料一、陶瓷材料的微觀結構①玻璃②陶瓷③是玻璃還是陶瓷？二、結構陶瓷①氧化物陶瓷②氮化物陶瓷③碳化物陶瓷三、電功能陶瓷四、鐵氧體一、陶瓷材料的微觀結構一、陶瓷材料的微觀結構一、陶瓷材料的微觀結構①、玻璃晶體

玻璃①、玻璃晶體

冷卻速度須使金屬不產生晶核也不發(fā)生晶核長大晶體形成溫度與時間的關系冷卻速度高于臨界冷卻速度以上時，金屬不再發(fā)生結晶C曲線①、玻璃冷卻速度須使金屬不產生晶核也不發(fā)生晶核長大晶體形成溫度與時※非晶態(tài)合金塊材制備方法

大塊非晶合金主要通過調整成分來獲得強的非晶形成能力。Inoue等人提出了三條簡單的經驗性規(guī)律：⑴合金系由三個以上組元組成；⑵主要組元的原子有12%以上的原子尺寸差；⑶各組元間有大的負混合熱；

為了控制冷卻過程中的非均勻形核：一要提高合金的純度，減少雜質；二要采用高純惰性氣體保護，盡量減少含氧量。①、玻璃※非晶態(tài)合金塊材制備方法為了控制冷卻過程中腓尼基人生活在今天地中海東岸

Na2CO3·NaHCO3·2H2O

①、玻璃腓尼基人Na2CO3·NaHCO3·2H2O①、玻璃原料：純堿、石灰石、石英主要成分Na2O·CaO·6SiO23000多年前，洲腓尼商船載著塊狀的Na2CO3·NaHCO3·2H2O。由于海水落潮，商船擱淺了，于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘（碳酸鈣、二氧化硅）上做飯。①、玻璃原料：純堿、石灰石、石英3000多年前，洲腓尼商船載著塊狀的公元前8000－2000年（新石器時代）就發(fā)明了陶器。用陶土燒制的器皿叫陶器，用瓷土燒制的器皿叫瓷器。陶瓷則是陶器，炻器和瓷器的總稱。②、陶瓷公元前8000－2000年（新石器時代）就發(fā)明了陶器。用陶土黏土②、陶瓷黏土②、陶瓷高嶺土高嶺土（即觀音土）是富含高嶺石這一礦物的土壤的名稱，而高嶺石的主要成分是Al203·2Si02·2H20②、陶瓷高嶺土高嶺土（即觀音土）是富含高嶺石這一礦物的土壤的名稱，而地殼中元素含量②、陶瓷地殼中元素含量②、陶瓷黏土的主要成分②、陶瓷黏土的主要成分②、陶瓷②、陶瓷②、陶瓷②、陶瓷1）晶粒

是陶瓷材料的主要組成相①硅酸鹽

硅酸鹽是傳統(tǒng)陶瓷的主要晶相。②氧化物氧化物是大多數(shù)典型陶瓷，特別是特種陶瓷的主要組成和晶體相。最重要的氧化物晶體相有AO、AO2、A2O3、ABO3和AB2O4等（A、B表示陽離子）。③非氧化物是指不含氧的金屬碳化物、氮化物、硅化物及硼化物等，它們是新型陶瓷,特別是金屬陶瓷的主要晶相和晶體相。主要由高鍵能的共價鍵結合，但也有離子鍵和金屬鍵。②、陶瓷1）晶粒

是陶瓷材料的主要組成相①硅酸鹽

②、陶瓷陶瓷中的玻璃相的主要作用是：1)填充晶體相之間的空隙，并將分散的晶相粘結起來，提高材料的致密度；

2)降低燒結溫度，促進燒結；

3)玻璃相粘度高，阻止晶體轉變，抑制晶體長大；

4)獲得一定程度的玻璃特性，如透光性等。美國和歐洲一些國家的文獻已將“Ceramic”一詞理解為各種無機非金屬固體材料的通稱。②、陶瓷陶瓷中的玻璃相的主要作用是：1)填充晶體相之間的空隙③、是玻璃還是陶瓷玻璃的微晶學說1921年列別捷夫在研究硅酸鹽玻璃時發(fā)現(xiàn)，玻璃加熱到573℃時其折射率發(fā)生急劇變化，而石英正好在573℃發(fā)生αβ型的轉變。在此基礎上他提出玻璃是高分散的晶子的集合體，后經瓦連柯夫等人逐步完善。微晶的尺度在2nm左右③、是玻璃還是陶瓷玻璃的微晶學說1921年列別捷夫在研究硅酸③、是玻璃還是陶瓷透明微晶玻璃微晶玻璃爐具面板③、是玻璃還是陶瓷透明微晶玻璃微晶玻璃爐具面板③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象一：有的微晶玻璃不透明在光照條件下：黑色的材料容易吸熱金屬材料容易吸熱為什么？③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象一：有的微晶玻璃不透明在光照條件下③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）1、轉化為晶格振動（晶格熱容）2、將電子激發(fā)到高能級（電子熱容）。金屬的能級連續(xù)，所以各種能量的光子來者不拒，以至于不透明。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）3、α-Al2O3單晶體是良好的對紅外線、可見光透明的材料。但是以α-Al2O3為主晶相的多晶陶瓷通常并非如此。原因是材料中存在尺度與紅外線、可見光波長相當?shù)娜毕荩ㄈ绮Ａ?、氣孔、雜質相等）、晶界，引起透入光被不斷地被散射、反射、折射、干涉甚至被吸收，最后基本被消耗在材料內部。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）3、③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）紅寶石：主要成分是氧化鋁(Al?O?)。紅色來自鉻(Cr)，主要為Cr2O3，含量一般0.1～3%，最高者達4%③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）紅寶③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）主要成分是氧化鋁（Al?O?）。藍色是由于其中混有少量鈦（Ti）和鐵（Fe）雜質所致。藍寶石的顏色，可以有粉紅、黃、綠、白、甚至在同一顆石有多種顏色材料呈藍色，是由于它反射（激發(fā)躍遷），是由于其與波長的光由于各種原因被吸收了。③、是玻璃還是陶瓷透不過的光去了哪里（透射、反射、散射）主要③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象二：可機械加工

可用標準金屬加工工具和設備進行車、銑、刨、磨、鉆、鋸切和攻絲等加工。③、是玻璃還是陶瓷反常現(xiàn)象二：可機械加工可用標準金屬加③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷③、是玻璃還是陶瓷二、結構陶瓷

結構陶瓷具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗氧化、耐燒蝕、高溫下蠕變小等優(yōu)異性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷工作環(huán)境，因而廣泛應用于能源、航空航天、機械、汽車、冶金、化工、電子等領域。二、結構陶瓷結構陶瓷具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗氧使用領域

機械陶瓷

熱機陶瓷

生物化工陶瓷通常根據(jù)結構陶瓷的使用領域和組分來對其進行分類:

核陶瓷及其他使用領域機械陶瓷熱機陶瓷生物化工陶瓷通常根據(jù)結構陶瓷的二、結構陶瓷按組分分類

氧化物陶瓷

氮化物陶瓷

碳化物陶瓷

硼化物陶瓷二、結構陶瓷按組分分類氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷①氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料的原子結合以離子鍵為主，存在部分共價鍵，因此具有許多優(yōu)良的性能。大部分氧化物具有很高的熔點，一般都在2000oC附近。①氧化物陶瓷氧化物陶瓷材料的原子結合以離子鍵為主，存在部分氧化鋁陶瓷SiO2添加SiO2作為助燒劑，在1600度形成液相，有利于燒結Al2O3氧化鋁陶瓷SiO2添加SiO2作為助燒劑，在1600度形成液與氧化鋁形成液相的物質及出現(xiàn)液相的最低溫度形成液相的物質出現(xiàn)液相的最低溫度(oC)BeO1900CaO1400CeO21750MgO1930ThO21750TiO21720ZrO21700

與氧化鋁形成液相的物質及出現(xiàn)液相的最低溫度形成液相的物質出現(xiàn)氧化鋁陶瓷

以Al2O3為主成分。

氧化鋁陶瓷為結構陶瓷中典型材料。通常應用于需要承受機械應力的結果用零件，尤其是利用其高熔點、高硬度、耐腐蝕、電絕緣性好等特性，作為苛刻條件下使用的結構件。氧化鋁陶瓷以Al2O3為主成分。氧化鋁陶瓷為結構陶瓷中典氧化鋁陶瓷

透明氧化鋁陶瓷α-Al2O3單晶體是良好的對紅外線、可見光透明的材料。但是以α-Al2O3為主晶相的多晶陶瓷通常并非如此。原因是材料中存在尺度與紅外線、可見光波長相當?shù)娜毕荩ㄈ绮Ａ唷饪?、雜質相等）、晶界，引起透入光被不斷地被散射、反射、折射、干涉甚至被吸收，最后基本被消耗在材料內部。氧化鋁陶瓷透明氧化鋁陶瓷α-Al2O3單晶體是良好的對氧化鋁陶瓷

通過以下方法可改善氧化鋁的透光性：

提高密度，以減少氣孔；限制氣孔的尺寸，使其不與透過光干涉；限制晶粒尺寸（減少晶粒尺寸），從而提高均勻性。提高材料的純度，以減少玻璃相和雜質相。

具體措施：采用高純、細的Al2O3粉為原料(一般用硫酸鋁氨熱分解法生產的高純Al2O3粉體為原料)，摻雜MgO(0.5wt%),在氫氣氛下燒結。氧化鋁陶瓷通過以下方法可改善氧化鋁的透光性：提高密度，以MgO作為助燒劑的作用機制MgO的作用與其加入量有關：當加入量不超過MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）時，固溶反應：2MgO→2MgAl'+2O0x+V0??生成氧空位，有利于氧的固相擴散傳質，從而促進燒結MgO作為助燒劑的作用機制MgO的作用與其加入量有關：當加入當MgO的加入量大于固溶度時，未溶解部分與Al2O3反應：MgO+Al2O3→MgO?Al2O3(尖晶石)

尖晶石是新的化合物。尖晶石顆粒分布于Al2O3主晶相的晶界上，阻礙晶界移動（稱之為釘扎晶界），從而阻礙由于晶界移動過快導致的氣孔進入晶粒內部的情形發(fā)生。氣孔在晶界上通過晶界擴散更容易排除。釘扎晶界的結果還可以細化晶粒。當MgO的加入量大于固溶度時，未溶解部分與Al2O3反應：M燒結氣氛氣氛對99瓷燒結的影響(1650℃燒結)燒結氣氛氣氛對99瓷燒結的影響(1650℃燒結)

還原氣氛或原子尺寸小的氣氛對燒結更有利。還原氣氛的影響機理是增加了氧空位，促進了擴散過程。

又有實驗表明，氨分解氣氛、氫氣氛會加速晶粒的異常長大，故建議最好的氣氛為氬氣或空氣。

這些實驗結果有些矛盾，說明實際情況有些復雜。如果沒有晶粒的異常長大，可以認為采用還原氣氛燒結還是有利的。還原氣氛或原子尺寸小的氣氛對燒結更有利。還原氣氛的影響機理氧化鋯陶瓷氧化鋯具有一定的韌性，使該材料機械性能大幅提高，尤其是室溫韌性非常優(yōu)異，因此作為熱機、耐磨機械部件受到廣泛的關注；此外，利用氧化鋯的離子導電特性，還開發(fā)了氧化鋯在氧傳感器、燃料電池及發(fā)熱元件等方面的應用。氧化鋯陶瓷氧化鋯具有一定的韌性，使該材料機械性能大幅提高，尤氧化鋯陶瓷1、離子鍵具有方向性2、位錯運動會產生疇界氧化鋯陶瓷1、離子鍵具有方向性氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷

氧化鋯晶體結構及相變特性

氧化鋯存在三種穩(wěn)定的多型體：單斜相（m-ZrO2

）、立方相（c-ZrO2

）和四方相（t-ZrO2

）。氧化鋯的基本物理性能氧化鋯晶體結構及相變特性氧化鋯存在三種穩(wěn)定的多型體：單斜應力誘導相變增韌氧化鋯陶瓷

應力誘發(fā)相變應力誘導相變增韌氧化鋯陶瓷應力誘發(fā)相變氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷

微裂紋增韌機制：微裂紋彌散分布于陶瓷基體上。這些裂紋是由四方氧化鋯顆粒轉變?yōu)閱涡毖趸嗩w粒時體積膨脹所致。當有一個大裂紋擴展通過時，大裂紋前端的微小裂紋也產生擴展，化解掉外力做的功。微裂紋增韌只增加韌性，對強度有損害；應力誘發(fā)相變增韌，既增加韌性也增加強度。氧化鋯陶瓷微裂紋增韌機制：微裂紋彌散分布于陶瓷基體上。這些②氮化物陶瓷

氮化物陶瓷材料：室溫和高溫強度高、硬度高、耐磨蝕性和良好的抗熱沖擊及機械沖擊性能，被材料科學界認為是結構陶瓷領域中綜合性能優(yōu)良，最有希望代替鎳基合金在高科技、高溫領域中獲得廣泛應用的一種新材料。氮化物陶瓷的缺點是抗氧化能力差。②氮化物陶瓷氮化物陶瓷材料：室溫和高溫強度高、硬度高、耐磨氮化鋁陶瓷氮化鋁發(fā)現(xiàn)于1842年，最初用于固氮劑及冶煉鋁及鋁合金的耐火材料。由于氮化鋁陶瓷具有高熱導率（理論熱導率320W/m·K），與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)，無毒、密度低、比強度高的特點，近年來，氮化鋁陶瓷作為新一代信息材料受到了廣泛的關注，成為微電子工業(yè)中電