結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件

第二章結(jié)構(gòu)陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能第二章決定陶瓷性能的結(jié)構(gòu)因素

陶瓷的構(gòu)成因素(組成)微觀結(jié)構(gòu)(原子離子級(jí)別)原子的種類，原子的金屬性和非金屬性，化學(xué)結(jié)合的方式，結(jié)晶結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)(晶粒、晶界級(jí)別)多晶體晶粒直徑氣孔量(晶界、晶粒內(nèi))晶界(分凝、析出相)缺陷(裂紋、位錯(cuò))表面狀態(tài)(傷痕等)晶格的各向異性和取向機(jī)械性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)硬度、強(qiáng)度、比重、彈性率、斷裂韌性電阻、熱釋電性、介電常數(shù)、壓電性、電光效應(yīng)、離子導(dǎo)電性、絕緣破壞強(qiáng)度熔點(diǎn)、比熱、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)耐酸、堿、電化學(xué)腐蝕，與金屬的親合性陶瓷的性質(zhì)決定陶瓷性能的結(jié)構(gòu)因素陶瓷的構(gòu)成因素(組成)微觀結(jié)構(gòu)(原子陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)是指晶體結(jié)構(gòu)類型、對(duì)稱性、晶格常數(shù)、原子排列情況及晶格缺陷等，其研究分析手段有X射線衍射、電子衍射、場(chǎng)離子顯微鏡等。研究微觀結(jié)構(gòu)時(shí)需將樣品放大數(shù)百萬(wàn)倍，分析精度可達(dá)數(shù)埃。第一節(jié)：陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)是指晶體結(jié)構(gòu)類型、對(duì)稱性、晶格常數(shù)、原子排列情一、固體材料的分類和宏觀特征1、固體的分類固體晶體(crystal)單晶體多晶體無(wú)定型固體(amorphoussolid)一、固體材料的分類和宏觀特征1、固體的分類固體晶體(crys2、晶體的特征(1)具有規(guī)則的幾何外形晶面角守恒定律2、晶體的特征(1)具有規(guī)則的幾何外形晶面角守恒定律(2)有固定的熔點(diǎn)(3)各向異性(4)晶體內(nèi)部粒子的周期性排列及其理想的外形都具有特定的對(duì)稱性(2)有固定的熔點(diǎn)(3)各向異性(4)晶體內(nèi)部粒子的周3、多晶材料

核晶、結(jié)晶成長(zhǎng)、某些晶粒受到鄰近相鄰的晶粒的阻礙3、多晶材料

核晶、結(jié)晶成長(zhǎng)、某些晶粒受到鄰近相鄰的晶粒的阻二、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)：原子外層的電子結(jié)構(gòu)原子的空間組合（晶體結(jié)構(gòu)）、成鍵方式和晶體缺陷決定了材料的物理性能二、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)：三、原子結(jié)合和化學(xué)鍵1、原子和分子結(jié)合原子核和電子間的靜電交換作用。吸引作用：異性電荷間庫(kù)侖力泡里原則吸引力排斥作用：同性電荷間庫(kù)侖力泡里原則排斥力三、原子結(jié)合和化學(xué)鍵1、原子和分子結(jié)合結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件2、結(jié)合力結(jié)合能晶體的能量比粒子處于自由狀態(tài)時(shí)的能量總和。晶體分離成自由原子所需要的能量2、結(jié)合力3、陶瓷晶體結(jié)合的基本類型化學(xué)鍵類型是決定材料性能的主要依據(jù)陶瓷晶體結(jié)合的基本類型3、陶瓷晶體結(jié)合的基本類型化學(xué)鍵類型是決定材料性能的主要依據(jù)1、離子鍵使陰、陽(yáng)離子結(jié)合成化合物的靜電作用，叫做離子鍵除了靜電相互吸引的作用外，還有電子與電子，原子核與原子核之間的相互排斥作用，當(dāng)兩種離子接近到一定距離時(shí)，吸引與排斥作用達(dá)到平衡，于是陰、陽(yáng)離子之間就形成了穩(wěn)定的化合物。強(qiáng)庫(kù)侖力作用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，硬度較大，導(dǎo)電性能差1、離子鍵使陰、陽(yáng)離子結(jié)合成化合物的靜電作用，除了靜電相互吸2、共價(jià)鍵原子之間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用，叫做共價(jià)鍵。2、共價(jià)鍵原子之間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互電子自旋平行：原子相互排斥電子自旋反平行：原子強(qiáng)烈相互吸引方向飽和性：未配對(duì)電子方向性：電子云密度最大方向成鍵結(jié)合力很強(qiáng)，高硬度、高熔點(diǎn)、導(dǎo)電性能差；脆性，不能明顯彎曲電子自旋平行：原子相互排斥結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件電負(fù)性增大，離子鍵比率增加

陶瓷材料中或主要以離子鍵、共價(jià)鍵為主，或是兩種結(jié)合類型的綜合或是處于兩種之間的過(guò)渡3、電負(fù)性：原子束縛電子的能力電負(fù)性增大，離子鍵比率增加

陶瓷材料中或主要以離子鍵、共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件四、陶瓷晶體的典型結(jié)構(gòu)類型陶瓷的絕大部分為晶體材料。晶體是由原子或分子周期性排列組成。最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)要求原子堆積最緊密，并同時(shí)滿足每個(gè)原子價(jià)鍵、原子大小和價(jià)鍵方向等要求。四、陶瓷晶體的典型結(jié)構(gòu)類型陶瓷的絕大部分為晶體材料。CI－Na+1、NaCI型結(jié)構(gòu)立方晶系，a＝0.563nm，Z＝4CI－Na+1、NaCI型結(jié)構(gòu)2、金剛石晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)式為：

C晶體結(jié)構(gòu)為：立方晶系，a＝0.356nm空間格子：C原子組成立方面心格子2、金剛石晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：六方晶系（2H）， a＝0.146nm， c＝0.670nm三方晶系（3R）3

石墨結(jié)構(gòu)化學(xué)式：C晶體結(jié)構(gòu)：六方晶系（2H），3石4氯化銫型結(jié)構(gòu)晶體化學(xué)：CsCl晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.411nmZ＝1空間格子：CsCl是原始格子Cl－離子Cs＋離子4氯化銫型結(jié)構(gòu)Cl－離子Cs＋離子晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.540nm；Z＝4空間格子：立方面心格子，S2－離子呈立方最緊密堆積，位于 立方面心的結(jié)點(diǎn)位置，Zn2＋離子交錯(cuò)地分布于1/8 小立方體的中心，即1/2的四面體空隙中。5閃鋅礦型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：β－ZnS晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.540nm；Z＝456纖鋅礦型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：α－ZnS晶體結(jié)構(gòu)：六方晶系；

a＝0.382nm；c＝0.625nm；Z＝26纖鋅礦型結(jié)晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.545nm，Z＝47螢石型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：

CaF2晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.545nm，Z＝478反螢石結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：其結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰陽(yáng)離子的位置完全互換，即陽(yáng)離子占據(jù)的是F－的位置，陰離子占據(jù)的是Ca2＋的位置8反螢石結(jié)構(gòu)9金紅石型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：TiO2晶體結(jié)構(gòu)：四方晶系，a＝0.459nm；c＝0.296nm；Z＝29金格子類型：四方原始格子。Ti4＋位于結(jié)點(diǎn)位置，體心的屬另一 套格子。O2－處在一些特殊位置上，質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)：Ti4＋：000；1/21/21/2； O2－

:uu0;(1-u)(1-u)0;(1/2+u)(1/2-u)1/2;(1/2-u)(1/2+u)1/2

格子類型：四方原始格子。Ti4＋位于結(jié)點(diǎn)位置，體心的屬另一 10碘化鎘型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：CdI210碘晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系a＝0.424nm；c＝0.684nm；Z＝1晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系a＝0.424nm；c＝0.684nm；空間格子：Cd2＋離子占有六方原始格子的結(jié)點(diǎn)位置，I－離子 交叉分布于三個(gè)Cd2＋離子三角形中心的上下方； 相當(dāng)于兩層I－離子中間夾一層Cd2＋離子，構(gòu)成 復(fù)合層。配位數(shù)：CN＋＝6；CN－＝3鍵性：復(fù)合層于復(fù)合層之間為范德華力，呈層狀結(jié)構(gòu)層 內(nèi)Cd－I為具有離子鍵的共價(jià)鍵，鍵力較強(qiáng)?？臻g格子：Cd2＋離子占有六方原始格子的結(jié)點(diǎn)位置，I－離子 11剛玉型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：α－Al2O3晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系；a＝0.514nm，α＝55°17′；Z＝6（菱面體晶胞）空間格子：O2－離子按六方密堆積的方式排列，形成ABAB…重復(fù)的規(guī)律，Al3＋離子充填于2/3的八面體空隙，其分布具一定的規(guī)律，即離子之間的距離保持最遠(yuǎn)。11剛玉型結(jié)構(gòu)空間12鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)12鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的通式為ABO3,以CaTiO3為例討論其結(jié)構(gòu):

Ca2+O2-Ti4+鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的通式為ABO3,以CaTiO3為例討論其結(jié)構(gòu)配位關(guān)系的分析:CaTiO3的結(jié)構(gòu)可看成有和半徑較大的離子共同組成立方面心格子緊密堆積，離子充填于1/4的八面體空隙中。其Z=4配位關(guān)系的分析:CaTiO3的結(jié)構(gòu)可看成有和半徑較大的離子共13方解石型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：CaCO313方晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系；Z＝4空間格子：〔CO3〕2－按近似于立方密堆積的形式排列，變 形后，形成菱形面心格子。晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系；Z＝414尖晶石型結(jié)構(gòu)化學(xué)式：通式AB2O3；MgAl2O414尖晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.808nm，Z＝8空間格子：O2-是按立方密堆積的形式排列。二價(jià)離子A充 填1/8四面體空隙，三價(jià)離子B充填于1/2八面 體空隙（正尖晶石結(jié)構(gòu)）。多面體：〔MgO4〕、〔AlO6〕八面體之間是共棱相連， 八面體與四面體之間是共頂相連。晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.808nm，Z＝815反尖晶石型結(jié)構(gòu)反尖晶石結(jié)構(gòu)：

結(jié)構(gòu)中二價(jià)陽(yáng)離子與三價(jià)陽(yáng)離子充填的空隙 類型相反，即形成了反尖晶石結(jié)構(gòu)?？捎镁?體場(chǎng)理論來(lái)解釋。15反第二節(jié)顯微結(jié)構(gòu)一、顯觀結(jié)構(gòu)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)是指在光學(xué)顯微鏡（如金相顯微鏡、體式顯微鏡等）或是電子顯微鏡（SEM、TEM）下觀察到的陶瓷內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，也就是陶瓷的各種組成（晶相、玻璃相、氣相）的形狀、大小、種類、數(shù)量、分布及晶界狀態(tài)、寬度等。研究陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)時(shí)往往將樣品放大數(shù)百倍到數(shù)千倍，觀察范圍為微米數(shù)量級(jí)。

第二節(jié)顯微結(jié)構(gòu)一、顯觀結(jié)構(gòu)二、陶瓷材料的顯維結(jié)構(gòu)顯維結(jié)構(gòu)：在光學(xué)和電子顯微鏡下分辨出的試樣中所含有相的種類及各相的數(shù)量、性狀、大小、分布取向和它們相互之間的關(guān)系。晶粒的取向；晶粒大?。痪嗪筒Ａ嗟拇嬖谂c分布；氣孔的尺寸、行狀與分布；各種雜質(zhì)、缺陷和微裂紋的形式和分布二、陶瓷材料的顯維結(jié)構(gòu)顯維結(jié)構(gòu)：在光學(xué)和電子顯微鏡下分辨出的1、晶粒晶相是陶瓷的基本組成，晶相的性能往往表征材料的特性。多組元陶瓷體系中的晶相往往不一定是都是構(gòu)成體系組元的對(duì)應(yīng)晶相，特別要注意化合物相的存在與性質(zhì)1、晶粒晶相是陶瓷的基本組成，晶相的性能往往表征材料的特性。晶粒的形狀與尺寸：均勻晶粒顯維結(jié)構(gòu)熱膨脹或收縮時(shí)，大晶粒尺寸變化大，易在晶界處應(yīng)力集中，萌發(fā)微裂紋。結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件成分、原材料顆粒大小、晶型與性狀以及工藝制備方法狹粒級(jí)原料、合適的第二相、均勻成形晶粒的取向性能各項(xiàng)異性熱鍛或熱壓燒結(jié)工藝低共熔固化型板晶粒生長(zhǎng)燒結(jié)工藝成分、原材料顆粒大小、晶型與性狀以及工藝制備方法2、晶界凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱為晶界。

2、晶界凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱為晶晶粒小于2微米的陶瓷中，晶界的體積占一半以上。晶界厚度較大，一般有幾個(gè)原子層到幾百個(gè)原子層。一般可分為失配層和空間電荷層。

晶粒小于2微米的陶瓷中，晶界的體積占一半以上。晶界厚度較大，不規(guī)則過(guò)渡排列狀態(tài)，晶界結(jié)構(gòu)較疏松，有局部晶格畸變，原子能量比晶粒內(nèi)部高，勢(shì)能高且不規(guī)則，晶界上存在位錯(cuò)、空位等晶格缺陷和晶格畸變，常為雜質(zhì)聚集場(chǎng)所，易形成微觀界面應(yīng)力。不規(guī)則過(guò)渡排列狀態(tài)，晶界結(jié)構(gòu)較疏松，有局部晶格畸變，原子能量雜質(zhì)在陶瓷晶界的分布雜質(zhì)在陶瓷晶界的分布（1）晶界偏析與雜質(zhì)聚集晶界結(jié)構(gòu)比晶內(nèi)松散，具有一定的表面效應(yīng)，溶質(zhì)原子處在晶內(nèi)的能量比處在晶界的能量要高，所以溶質(zhì)原子有自發(fā)向晶界偏聚的的趨勢(shì)，這就會(huì)發(fā)生晶界偏析。晶界擴(kuò)散沿多晶體晶粒界面發(fā)生的原子遷移過(guò)程。晶界處的原子排列不規(guī)則，原子密度較低，因而晶界擴(kuò)散速度通常比晶粒內(nèi)擴(kuò)散要快，晶界構(gòu)成擴(kuò)散“短程通道”。陶瓷制備過(guò)程中的固相反應(yīng)與燒結(jié)、晶粒生長(zhǎng)、陶瓷的離子導(dǎo)電性能及老化過(guò)程（1）晶界偏析與雜質(zhì)聚集（2）晶界勢(shì)壘和空間電荷大量電荷為晶界區(qū)所俘獲，形成高勢(shì)壘（電容）晶界勢(shì)壘高度與陶瓷的晶格缺陷、雜質(zhì)的種類與數(shù)量、氣氛及燒成制度有關(guān)。（2）晶界勢(shì)壘和空間電荷大量電荷為晶界區(qū)所俘獲，形成高勢(shì)壘（（3）位錯(cuò)匯集和應(yīng)力集中物理性能差異通常，晶界處結(jié)構(gòu)混亂，自由空間大，常呈黏彈性性質(zhì)，低強(qiáng)度、低電導(dǎo)、低熱導(dǎo)。（3）位錯(cuò)匯集和應(yīng)力集中物理性能差異（4）晶界工程晶界工程：通過(guò)控制晶界組成、結(jié)構(gòu)和相態(tài)等來(lái)制造新型無(wú)機(jī)材料通過(guò)晶界相與晶粒作用，使晶界消失；提高晶界玻璃相的黏度；晶界晶化提高高溫強(qiáng)度利用晶界偏析抑止晶粒長(zhǎng)大，制備細(xì)致微晶結(jié)構(gòu)，常用于制備透明陶瓷利用晶界偏析，形成合適的偏析層。增強(qiáng)晶粒間結(jié)合力，有效阻止外力導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展；微晶化，提高單位體積內(nèi)的晶界面積，從而使單位面積的晶界應(yīng)力減小利用晶界擴(kuò)散制備晶界層陶瓷電容器。利用晶界勢(shì)壘制備敏感功能陶瓷。（4）晶界工程晶界工程：通過(guò)控制晶界組成、結(jié)構(gòu)和相態(tài)等來(lái)制造3、玻璃相陶瓷原料中部分組成及其他雜質(zhì)或添加物在燒成過(guò)程中形成的非晶態(tài)物質(zhì)。分別在晶相周圍形成連續(xù)相，其結(jié)構(gòu)是由離子多面體短程有序而長(zhǎng)程無(wú)序所構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3、玻璃相陶瓷原料中部分組成及其他雜質(zhì)或添加物在燒成過(guò)程中形玻璃相的作用：a粘結(jié)的作用，填充晶粒的間隙把晶粒粘在一起使陶瓷密化b降低燒結(jié)溫度促進(jìn)燒結(jié)的作用蒸發(fā)一凝聚擴(kuò)散機(jī)理c阻止或延緩晶型轉(zhuǎn)變抑制二次晶粒長(zhǎng)大玻璃相的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度較晶相低，膨脹系數(shù)較大，高溫下容易軟化。Na+，K+等金屬離子作為網(wǎng)絡(luò)的變性劑易進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)，在外電場(chǎng)作用下易遷移故電導(dǎo)產(chǎn)生松馳極化使介質(zhì)損耗（tg&）增加。一般控制在15％－35％。玻璃相的作用：4、氣相：形成：燒結(jié)過(guò)程氣孔排除，材料致密化的過(guò)程，坯體中的空氣水汽粒合劑和易揮發(fā)物形成的氣體，化合物分解的氣體等在燒結(jié)過(guò)程中大部分沿陶瓷晶界擴(kuò)散排除，然而總有少部分特別是裹在晶粒中的氣體不能排除，它們以O(shè)2，H2，N2，CO2，H2O等形成式停留在材料中而形成氣相。氣孔的含量、氣孔的分布及氣孔的性狀降低陶瓷密度，對(duì)電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和機(jī)械強(qiáng)度都有影響?？篃嵴鹦阅芎?，低熱導(dǎo)率氣孔率5％－10％以下4、氣相：第三節(jié)陶瓷材料的性能陶瓷材料的化學(xué)鍵大都為離子鍵和共價(jià)鍵，鍵合牢固并有明顯的方向性，同一般的金屬相比，其晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜而表面能小，因此，它的強(qiáng)度、硬度、彈性模量、耐磨性、耐蝕性及耐熱性比金屬優(yōu)越，但塑性、韌性、可加工性、抗熱震性及使用可靠性卻不如金屬。因此了解陶瓷的性能特點(diǎn)及其控制因素，不論是對(duì)研究開發(fā)，還是使用、設(shè)計(jì)都是十分重要的。第三節(jié)陶瓷材料的性能陶瓷材料的化學(xué)鍵大都為離子鍵1、陶瓷材料的彈性模量

陶瓷材料為脆性材料，在室溫下承載時(shí)幾乎不能產(chǎn)生塑性變形，而在彈性變形范圍內(nèi)就產(chǎn)生斷裂破壞，因此，其彈性性質(zhì)就顯得尤為重要。與其他固體材料一樣，陶瓷的彈性變形可用虎克定律來(lái)描述。一、力學(xué)性能1、陶瓷材料的彈性模量一、力學(xué)性能彈性模量：彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性模量：彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值。陶瓷的彈性變形實(shí)際上是外力的作用下原子間距由平衡位產(chǎn)生了很小位移的結(jié)果。這個(gè)原子間微小的位移所允許的臨界值很小，超過(guò)此值，就會(huì)產(chǎn)生鍵的斷裂（室溫下的陶瓷）或產(chǎn)生原子面滑移塑性變形（高溫下的陶瓷）。彈性模量反映的是原子間距的微小變化所需外力的大小。彈性模量的重要因素是原子間結(jié)合力，即化學(xué)鍵。陶瓷的彈性變形實(shí)際上是外力的作用下原子間距由平衡位產(chǎn)生了很小結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件（2）彈性模量的影響因素

A溫度對(duì)彈性的影響

B彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系

C彈性模量與材料致密度的關(guān)系

（2）彈性模量的影響因素A溫度對(duì)彈性的影響A溫度對(duì)彈性的影響

由于原子間距及結(jié)合力隨溫度的變化而變化，所以彈性模量對(duì)溫度變化很敏感。當(dāng)溫度升高時(shí)，原子間距增大，由d0變?yōu)閐t而dt處曲線的斜率變緩,即彈性模量降低。A溫度對(duì)彈性的影響由于原子間距及結(jié)合力隨溫度的溫度對(duì)彈性模量的影響溫度對(duì)彈性模量的影響

因此，固體的彈性模量一般均隨溫度的升高而降低。一般來(lái)說(shuō)，熱膨脹系數(shù)小的物質(zhì)，往往具有較高的彈性模量。

因此，固體的彈性模量一般均隨溫度的升高而降低。一般來(lái)說(shuō)，熱B彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系

物質(zhì)熔點(diǎn)的高低反映其原子間結(jié)合力的大小，一般來(lái)說(shuō)，彈性模量與熔點(diǎn)成正比例關(guān)系。例如，在300K下，彈性模量E與熔點(diǎn)Tm之間滿足如下關(guān)系

式中，Va為原子體積或分子體積。B彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系物質(zhì)熔點(diǎn)的高低反映彈性模量與kTm/Va之間的關(guān)系

氧化物<氮化物≈硼化物<碳化物。

彈性模量與kTm/Va之間的關(guān)系

氧化物<氮化物≈硼化物<碳C彈性模量與材料致密度的關(guān)系

陶瓷材料的致密度對(duì)彈性模量影響很大，彈性模量E與氣孔率p之間滿足下面關(guān)系式

式中，E0為氣孔率為0時(shí)的彈性模量，f1及f2為由氣孔形狀決定的常數(shù)。Mackenzie求出當(dāng)氣孔為球形時(shí)，f1＝1.9，f2＝0.9。C彈性模量與材料致密度的關(guān)系陶瓷Frost指出，彈性模量與氣孔率之間符合指數(shù)關(guān)系

式中，B為常數(shù)。

總之，隨著氣孔率的增加，陶瓷的彈性模量急劇下降。Frost指出，彈性模量與氣孔率之間符合指數(shù)關(guān)系A(chǔ)l2O3陶瓷的彈性模量隨氣孔率的變化Al2O3陶瓷的彈性模量隨氣孔率的變化(D)復(fù)合材料的彈性模量復(fù)合材料的彈性模量隨各組元的含量不同而改變。在二元系統(tǒng)中，總的彈性模量可以用混合定律來(lái)描述。(D)復(fù)合材料的彈性模量三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料示意圖三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料示意圖Voigt模型假定兩相應(yīng)變相同即平行層面拉伸時(shí)，復(fù)合材料的模量為：

式中，φ2為模量為E2的相的體積分?jǐn)?shù)，E1為另一相的模量。對(duì)其他的模量（G，K），也可以寫出類似的關(guān)系式。在這種情況下，大部分作用應(yīng)力由高模量相承擔(dān)。Voigt模型假定兩相應(yīng)變相同即平行層面拉伸時(shí)，復(fù)合材料的模Reuss模型假定各相的應(yīng)力相同，即垂于層面拉伸時(shí)，給出復(fù)合材料模量ET的表達(dá)式

對(duì)其他模量同樣也可以寫出類似的關(guān)系式。符號(hào)EL和ET分別表示復(fù)合材料彈性模量的上限和下限值。Reuss模型假定各相的應(yīng)力相同，即垂于層面拉伸時(shí)，給出復(fù)合復(fù)合材料彈性模量計(jì)算值與試驗(yàn)值的對(duì)比復(fù)合材料彈性模量計(jì)算值與試驗(yàn)值的對(duì)比實(shí)際上用混合定律是不能準(zhǔn)確描述復(fù)合材料的彈性模量的。其原因在于，等應(yīng)力與等應(yīng)變的假定是不完全合理的。而實(shí)際復(fù)合材料是處在二者之間的狀態(tài)，所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)落在這兩個(gè)界限之間。

一般來(lái)講，在其他性能允許的情況下，可以通過(guò)在一定范圍內(nèi)調(diào)整兩相比例來(lái)獲得所需的彈性模量值。結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件(4)單晶體陶瓷彈性模量的各向異性單晶體陶瓷在不同的晶向上往往具有不同的彈性模量。一般的陶瓷材料都是由很小的晶粒組成的多晶體,整體材料表現(xiàn)出各向同性但像MgO這種對(duì)稱高的晶體，其不同晶體學(xué)方向上彈性模量相差很大，這在微觀斷裂力學(xué)分析是要特別注意的。(4)單晶體陶瓷彈性模量的各向異性單晶體陶結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件2強(qiáng)度（1）強(qiáng)度：材料抵抗外力破壞的能力拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度

2強(qiáng)度（1）強(qiáng)度：材料抵抗外力破壞的能力陶瓷與金屬的應(yīng)力－應(yīng)變曲線類型陶瓷材料室溫強(qiáng)度測(cè)定只能獲得一個(gè)斷裂強(qiáng)度σf值。而金屬材料則可獲得屈服強(qiáng)度σs或σ0.2和極限強(qiáng)度σb陶瓷與金屬的應(yīng)力－應(yīng)變曲線類型陶瓷材料室溫強(qiáng)度測(cè)定只能獲得一陶瓷材料在室溫下幾乎不能產(chǎn)生滑移或位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，因而很難產(chǎn)生塑性變形，因此其破壞方式為脆性斷裂，一般陶瓷材料在室溫下斷裂前幾乎沒(méi)有塑性變形。斷裂強(qiáng)度

結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件陶瓷材料盡管本質(zhì)上應(yīng)具有很高的斷裂強(qiáng)度，但實(shí)際斷裂強(qiáng)度卻往往低于金屬。

陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度比抗折強(qiáng)度大恨多，其差別的程度大大超過(guò)金屬。陶瓷材料盡管本質(zhì)上應(yīng)具有很高的斷裂強(qiáng)度，但實(shí)際斷裂強(qiáng)度卻往往（2）影響強(qiáng)度的因素陶瓷很容易由表面或內(nèi)部存在的缺陷引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生脆性破壞。這是陶瓷材料脆性的原因所在，也是其強(qiáng)度值分散性較大的原因所在。

強(qiáng)度決定于材料的成分及組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)也隨外界條件（如溫度、應(yīng)力狀態(tài)等）的變化而變化。（2）影響強(qiáng)度的因素陶瓷很容易由表面A氣孔率對(duì)強(qiáng)度的影響氣孔是絕大多數(shù)陶瓷的主要組織缺陷之一，氣孔明顯的降低了載荷作用橫截面積，同時(shí)氣孔也是引起應(yīng)力集中的地方（對(duì)于孤立的球形氣孔，應(yīng)力增加一倍）。有關(guān)氣孔率與強(qiáng)度的關(guān)系式由多種提案，其中最常用的是Ryskewitsch提出的經(jīng)驗(yàn)公式

式中，p為氣孔率，σ0為p＝0時(shí)的強(qiáng)度，α為常數(shù)，其值在4－7之間，許多試驗(yàn)數(shù)據(jù)與此式接近。

A氣孔率對(duì)強(qiáng)度的影響氣孔是絕大多數(shù)陶瓷的主要組織缺陷根據(jù)上式可推斷出當(dāng)p＝10％時(shí)，陶瓷的強(qiáng)度就下降到無(wú)氣孔時(shí)的一半。陶瓷的氣孔率約為3％，陶器的氣孔率約為10％－15％。當(dāng)材料成分相同，氣孔率的不同將引起強(qiáng)度的顯著差異。

為了獲得高強(qiáng)度，應(yīng)制備接近理論密度的無(wú)氣孔陶瓷材料。根據(jù)上式可推斷出當(dāng)p＝10％時(shí)，陶瓷的強(qiáng)度就下降到無(wú)Al2O3的強(qiáng)度與氣孔率的關(guān)系A(chǔ)l2O3的強(qiáng)度與氣孔率的關(guān)系B晶體尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響陶瓷材料的強(qiáng)度與晶粒尺寸的關(guān)系與金屬有類似的規(guī)律，也符合Hall－Petch關(guān)系式

式中，σ0為無(wú)限大單晶的強(qiáng)度，k為系數(shù),d為晶粒直徑。B晶體尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響多晶Al2O3強(qiáng)度與晶粒尺寸之間的關(guān)系多晶Al2O3強(qiáng)度與晶粒尺寸之間的關(guān)系從定性的角度上講，試驗(yàn)研究已得到了σ∝d－1/2關(guān)系變化趨勢(shì)相一致的結(jié)果。但對(duì)燒結(jié)體陶瓷來(lái)講，要作出只有晶粒尺寸大小不同而其他組織參量都相同的試樣是非常困難的，因此往往其他因素與晶粒尺寸同時(shí)對(duì)強(qiáng)度起影響作用。因此陶瓷中的σf與d－1/2的關(guān)系并非那么容易搞清，還有待于進(jìn)一步研究。但無(wú)論如何，室溫?cái)嗔褟?qiáng)度無(wú)疑的隨晶粒尺寸的減小而增高，所以對(duì)于結(jié)構(gòu)陶瓷材料來(lái)說(shuō)，努力獲得細(xì)晶粒組織，對(duì)提高室溫強(qiáng)度是有利而無(wú)害的。

從定性的角度上講，試驗(yàn)研究已得到了σ∝d－1/2關(guān)系C晶界相、晶粒形狀對(duì)強(qiáng)度的影響

陶瓷材料的燒結(jié)大都要加入助燒劑，因此形成一定量的低熔點(diǎn)晶界相而促進(jìn)致密化。晶界相的成分、性質(zhì)及數(shù)量（厚度）對(duì)強(qiáng)度有顯著影響。晶界相最好能起裂紋過(guò)界擴(kuò)展并松弛裂紋尖端應(yīng)立場(chǎng)的作用。晶界玻璃相的存在對(duì)強(qiáng)度是不利的，所以應(yīng)通過(guò)熱處理使其晶化。對(duì)單相多晶陶瓷材料，晶粒形成最好為均勻的等軸晶粒，這樣承載時(shí)變形均勻而不易引起應(yīng)力集中，從而使強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。C晶界相、晶粒形狀對(duì)強(qiáng)度的影響陶瓷材料

綜上所述，高強(qiáng)度單相多晶陶瓷的顯微組織應(yīng)符合如下要求：

①晶粒尺寸小，晶體缺陷少；②晶粒尺寸均勻、等軸，不易在晶界處引起應(yīng)力集中；③晶界相含量適當(dāng)，并盡量減少脆性玻璃相含量，應(yīng)能阻止晶內(nèi)裂紋過(guò)界擴(kuò)展，并能松弛裂紋尖端應(yīng)力集中；④減小氣孔率，使其盡量接近理論密度。綜上所述，高強(qiáng)度單相多晶陶瓷的顯微組織應(yīng)符合D溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

陶瓷材料的一個(gè)最大的特點(diǎn)就是高溫強(qiáng)度比金屬高的多。未來(lái)汽車用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)計(jì)溫度為1370℃。這樣的工作溫度，Ni、Cr、Co系的超耐熱合金已無(wú)法承受，但Si3N4、SiC陶瓷卻大有希望。當(dāng)溫度T<0.5Tm（Tm為熔點(diǎn)）時(shí)，陶瓷材料的強(qiáng)度基本不變，當(dāng)溫度高于0.5Tm時(shí)才出現(xiàn)明顯的降低。D溫度對(duì)強(qiáng)度的影響B(tài)rown的陶瓷的斷裂應(yīng)力與溫度的關(guān)系Brown的陶瓷的斷裂應(yīng)力與溫度的關(guān)系在低溫A區(qū)，斷裂前無(wú)塑性變形，陶瓷的斷裂主要決定于試樣內(nèi)部既存在缺陷（裂紋、氣孔等）引起裂紋的擴(kuò)展，為脆性斷裂，其斷裂應(yīng)力為：

式中，E、γ*及c等參數(shù)對(duì)溫度不敏感，所以在A區(qū)σf隨溫度升高變化不大；在中間溫度B區(qū)，由于斷裂前產(chǎn)生塑性變形。因而強(qiáng)度對(duì)既存在缺陷的敏感性降低，斷裂受塑性變形控制，σf隨溫度的上升而有明顯的降低。此時(shí)的斷裂應(yīng)力受位錯(cuò)塞積機(jī)制控制，即σf＝σ0＋kd－1/2；

在低溫A區(qū)，斷裂前無(wú)塑性變形，陶瓷的斷裂主要決定于試樣內(nèi)部當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)（C區(qū)）。二維滑移系開動(dòng)，位錯(cuò)塞積群中的一部分位錯(cuò)產(chǎn)生的交叉滑移隨溫度的升高而變得活躍，由此而產(chǎn)生的對(duì)位錯(cuò)塞積群前端應(yīng)力的松弛作用就越發(fā)明顯。所以在此區(qū)域內(nèi)，斷裂應(yīng)力有隨溫度的升高而上升的趨勢(shì)。并非對(duì)所有的陶瓷材料都符合很好，也并非對(duì)所有陶瓷材料A、B、C三個(gè)區(qū)都出現(xiàn)。

當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)（C區(qū)）。二維滑移系開動(dòng)，位錯(cuò)塞積結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件陶瓷材料的強(qiáng)度隨材料的純度、微觀組織結(jié)構(gòu)因素及表面狀態(tài)（粗純度）的變化而變化，因此即使是同一種材料，由于制備工藝不同，其σf及其隨溫度的變化關(guān)系也有差異。

陶瓷材料的強(qiáng)度隨材料的純度、微觀組織結(jié)構(gòu)因素及表面狀兩種純度的Al2O3的強(qiáng)度隨溫度的變化兩種純度的Al2O3的強(qiáng)度隨溫度的變化可以看出高純Al2O3的強(qiáng)度變化比較簡(jiǎn)單，即隨溫度的升高單調(diào)下降。而低純Al2O3陶瓷的強(qiáng)度在低溫下高于高純Al2O3陶瓷，且在800℃附近出現(xiàn)峰值，溫度在800℃以上強(qiáng)度急劇下降。這是由于晶界玻璃相對(duì)致密化及愈合組織缺陷產(chǎn)生有利作用，因此在較低的溫度下玻璃相尚未軟化時(shí)低純度Al2O3的強(qiáng)度較高，800℃時(shí)出現(xiàn)的強(qiáng)度峰值是由于晶界玻璃相產(chǎn)生晶化的貢獻(xiàn)。當(dāng)溫度較高時(shí)，由于玻璃相軟化而使強(qiáng)度急劇下降?？梢钥闯龈呒傾l2O3的強(qiáng)度變化比較簡(jiǎn)單，即隨溫度的升高單調(diào)3韌性（1）

斷裂韌性

韌性：材料抵抗沖擊荷載而不破壞的能力。陶瓷材料在室溫下甚至在T/Tm<=0.5的溫度范圍很難產(chǎn)生塑性變形，因此其斷裂方式為脆性斷裂，所以陶瓷材料的裂紋敏感性很強(qiáng)。斷裂韌性：陶瓷材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。3韌性（1）斷裂韌性斷裂力學(xué)性能是評(píng)價(jià)陶瓷材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，同時(shí)也正是由于這種特性，其斷裂行為非常適合與用線彈性斷裂力學(xué)來(lái)描述。常用來(lái)評(píng)價(jià)陶瓷材料韌性的斷裂力學(xué)參數(shù)就是斷裂韌性（KIC）。斷裂力學(xué)性能是評(píng)價(jià)陶瓷材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，同時(shí)也正是由于結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件（2）陶瓷增韌方法提高斷裂強(qiáng)度，增加臨界裂紋的長(zhǎng)度，提高斷裂能。A，提高陶瓷致密度，減少氣孔率。a=4-7氣孔率增加，晶粒間接觸面積小，有利于裂紋的形成和擴(kuò)展，增加陶瓷的脆性。晶界處的氣孔會(huì)引起應(yīng)力集中，在外力作用下形成微裂紋，降低強(qiáng)度。氣孔呈不規(guī)則狀，在多晶相界面處，本身就相當(dāng)于裂紋。（2）陶瓷增韌方法提高斷裂強(qiáng)度，增加臨界裂紋的長(zhǎng)度，提高斷裂B細(xì)晶強(qiáng)化增韌材料受力時(shí)產(chǎn)生位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，在晶界處受阻，產(chǎn)生位錯(cuò)堆積，使晶粒表面無(wú)序程度進(jìn)一步增加，畸變加大。如晶界得到強(qiáng)化，晶界所占比例越大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙越多，晶粒間相對(duì)滑移越難，斷裂越難。此外，裂紋常在晶界內(nèi)擴(kuò)展，晶界越多，裂紋傳播路徑越曲折，所需要的能量越大。B細(xì)晶強(qiáng)化增韌C晶界增強(qiáng)晶界處雜質(zhì)聚集，在陶瓷燒結(jié)時(shí)常形成液體，冷卻時(shí)常為玻璃相，在斷裂時(shí)，裂紋沿晶界穿過(guò)，強(qiáng)度下降。通過(guò)改變晶相組成和燒結(jié)后的熱處理，使晶界玻璃相結(jié)晶為高強(qiáng)度的晶界相，提高強(qiáng)度。C晶界增強(qiáng)但通過(guò)提高強(qiáng)度，并不能明顯達(dá)到增韌效果。

1970年陶瓷的抗折強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到1GPa（超級(jí)合金水平）

1990年ZrO2的抗折強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到10－40GPa（高硬合金水平）

增加陶瓷中的玻璃相，以緩沖裂紋的擴(kuò)展速率；但通過(guò)提高強(qiáng)度，并不能明顯達(dá)到增韌效果。

1970年陶瓷的D、相變?cè)鲰g利用晶態(tài)不同變體發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生體積變化，使材料內(nèi)部形成應(yīng)力場(chǎng)。當(dāng)材料斷裂時(shí)，應(yīng)力的釋放阻礙裂紋的擴(kuò)展，只有增加外力，才能使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，材料的強(qiáng)度和斷裂韌性都得到了提高。同時(shí)，材料未受力斷裂時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生分布均勻的微裂紋。當(dāng)材料受力時(shí)，主裂紋擴(kuò)展過(guò)程中碰到原有微裂紋會(huì)分叉和改變方向而吸收一部分能量，從而減緩和阻礙裂紋的擴(kuò)展。D、相變?cè)鲰gE復(fù)合增韌

添加增強(qiáng)材料，如顆粒增強(qiáng)材料和纖維增強(qiáng)材料等，以阻止裂紋的擴(kuò)展。在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常采用的是第二種方法，特別是晶須增強(qiáng)陶瓷材料的應(yīng)用最為廣泛。

E復(fù)合增韌

添加增強(qiáng)材料，如顆粒增強(qiáng)材料和纖維增強(qiáng)材料等F納米增韌因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。納米陶瓷具有在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的優(yōu)越性，而且納米陶瓷出現(xiàn)將有助于解決陶瓷的強(qiáng)化和增韌問(wèn)題。其硬度和斷裂韌度隨燒結(jié)溫度的增加（即孔隙度的降低）而增加，故低溫?zé)Y(jié)能獲得好的力學(xué)性能。通常，硬化處理使材料變脆，造成斷裂韌度的降低，而就納米晶而言，硬化和韌化由孔隙的消除來(lái)形成，這樣就增加了材料的整體強(qiáng)度。因此，如果陶瓷材料以納米晶的形式出現(xiàn)，可觀察到通常為脆性的陶瓷可變成延展性的，在室溫下就允許有大的彈性形變。F納米增韌因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)NetshapeformingviaconsolidatednanoparticlesR.W.Siegel,RensselaerPolytechnicInstitute科技日?qǐng)?bào)2002/3/13報(bào)道：日本研制出能隨意拉伸、可自由折疊的彈性陶瓷——該陶瓷材料由40％氧化鋯、30％鋁酸鎂尖晶石和30％的－氧化鋁加熱到1650oC用25秒可從1厘米拉到11厘米。Netshapeformingviaconsolid4硬度材料抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。常用的硬度指標(biāo)有：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（HV）、顯微硬度（HM）、努普硬度（HK）莫氏硬度等。陶瓷材料中常采用維氏硬度（HV）、顯微硬度（HM）和莫氏硬度硬度與強(qiáng)度無(wú)直接對(duì)應(yīng)關(guān)系硬度和耐磨性有著密切關(guān)系4硬度材料抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件熔點(diǎn)、熱容，熱膨脹，熱傳導(dǎo)，熱穩(wěn)定性探討熱性能與材料宏觀、微觀本質(zhì)關(guān)系，為研究、評(píng)價(jià)核優(yōu)選陶瓷材料的理論依據(jù)。二、熱學(xué)性能熔點(diǎn)、熱容，熱膨脹，熱傳導(dǎo)，熱穩(wěn)定性二、熱學(xué)性能1熔點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)中的原子間結(jié)合力的強(qiáng)弱影響材料的高溫強(qiáng)度、耐燒燭性能1熔點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)中的原子間結(jié)合力的強(qiáng)弱熱容是物體溫度升高1K所需要增加的能量。

（J/K）平均熱容恒壓熱容恒容熱容

2、材料的熱容熱容是物體溫度升高1K所需要增加的能量。（J/K）平均熱根據(jù)德拜熱容理論，在高于德拜溫度θD時(shí)，

低于θD時(shí)，CV~T3成正比，θD：熔點(diǎn)（熱力學(xué)溫度）的0.2-0.5倍石墨θD=1973K，BeO的θD=1173K，Al2O3的θD=923K。。

根據(jù)德拜熱容理論，對(duì)于絕大多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時(shí)的一個(gè)低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25J/K·mol的數(shù)值。溫度進(jìn)一步增加，熱容基本上沒(méi)有什么變化。圖中幾條曲線不僅形狀相似，而且數(shù)值也很接近。對(duì)于絕大多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時(shí)的一個(gè)低的數(shù)值增熱容與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系是不大的經(jīng)驗(yàn)公式：熱容與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系是不大的經(jīng)驗(yàn)公式：熱容-溫度關(guān)系經(jīng)驗(yàn)方程式系數(shù)熱容-溫度關(guān)系經(jīng)驗(yàn)方程式系數(shù)雖然，固體材料的摩爾熱容不是結(jié)構(gòu)敏感，但單位體積的摩爾熱容卻與氣孔率有關(guān)。多孔材料由于質(zhì)量輕而摩爾熱容小。對(duì)于間歇式的工業(yè)窯爐，加熱和冷卻頻繁，多采用低密度飛纖維或粉體隔熱材料，可實(shí)現(xiàn)快速升溫，并節(jié)約能量。雖然，固體材料的摩爾熱容不是結(jié)構(gòu)敏感，但單位體積的摩爾熱容卻（1）、熱膨脹系數(shù)

物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象叫做熱膨脹。αl＝線膨脹系數(shù)3、材料的熱膨脹αV體膨脹系數(shù)（1）、熱膨脹系數(shù)3、材料的熱膨脹αV體膨脹系數(shù)一般αl愈小，材料熱穩(wěn)定性愈好。例如Si3N4的αl=2.7×10-6/K。一般αl愈小，材料熱穩(wěn)定性愈好。（2）熱膨脹和結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力愈強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)愈小。（2）熱膨脹和結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系（3）．熱膨脹與熱容關(guān)系熱膨脹是固體材料受熱以后晶格振動(dòng)加劇而引起的容積膨脹，而晶格振動(dòng)的激化就是熱運(yùn)動(dòng)能量的增大。升高單位溫度時(shí)能量的增量也就是熱容的定義。所以熱膨脹系數(shù)顯然與熱容密切相關(guān)并有著相似的規(guī)律。（3）．熱膨脹與熱容關(guān)系材料中存在Frenkel和Schottky缺陷材料中存在Frenkel和Schottky缺陷（4）鍵型、晶體結(jié)構(gòu)緊密堆積結(jié)構(gòu)如金屬和離子鍵陶瓷，原子振幅積累，較大膨脹共價(jià)鍵陶瓷，空隙和鍵角吸收原子振幅，較小膨脹。位移型轉(zhuǎn)變表現(xiàn)了熱膨脹曲線突變。注意：多晶陶瓷的凈熱膨脹系數(shù)小。（4）鍵型、晶體結(jié)構(gòu)緊密堆積結(jié)構(gòu)如金屬和離子鍵陶瓷，原子振幅結(jié)構(gòu)陶瓷材料課件（1）、固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律當(dāng)固體材料一端的溫度比另一端高時(shí)，熱量會(huì)從熱端自動(dòng)地傳向冷端，這個(gè)現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo)。

4熱傳導(dǎo)（1）、固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律4熱傳導(dǎo)（2）、材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理氣體導(dǎo)熱——質(zhì)點(diǎn)間直接碰撞；金屬導(dǎo)熱——自由電子間碰撞；固體導(dǎo)熱——晶格振動(dòng)（格波）＝聲子碰撞。一般絕緣材料的導(dǎo)熱率小，但氧化鈹、氮化硼較高的導(dǎo)熱率（2）、材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理（3）、影響因素溫度（temperature）a.在溫度不太高的范圍內(nèi)，主要是聲子傳導(dǎo)，λ近似與T3成正比。。（3）、影響因素B、結(jié)晶構(gòu)造的影響聲子傳導(dǎo)與晶格振動(dòng)的非諧性有關(guān)，晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非諧性