陶瓷知識(shí)總結(jié)

陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化鋁、氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化除了在食器、裝飾的使用上，在科學(xué)、技術(shù)的進(jìn)展中亦扮演重要角色的大量資源粘土、石英、長(zhǎng)石經(jīng)過(guò)加工而成。而粘土的性質(zhì)具韌性，常溫遇水可塑，微干可9001230度則瓷化，可完全不吸水且耐高溫耐腐蝕。其用法之彈性，在今日文化科技中尚有各種創(chuàng)意的應(yīng)用。功能陶瓷是指具有各種物理特性的陶瓷材料,它是和構(gòu)造陶瓷對(duì)應(yīng)而來(lái)的概念.功能陶瓷包括,生物陶瓷,金屬陶瓷,超導(dǎo)陶瓷,電子陶瓷,光導(dǎo)纖維,透亮陶瓷等很多類(lèi),所以要說(shuō)它的性質(zhì)得具體到哪一個(gè),或許說(shuō)就是我的第一句話.古陶瓷的主要特征陶瓷是火和泥的藝術(shù)，陶瓷器的要素是胎土、釉彩、造型、工藝、裝飾與花紋等。各種陶瓷器分別都有它的制造創(chuàng)燒時(shí)期，胎土、器型的變化以及釉色、裝飾、顏色、工藝的改革創(chuàng)等都有其成功期和普及期背的原則。因此，把握古陶瓷的這些要素特征，是鑒定古陶瓷的重要依據(jù)。胎土。胎土是陶瓷成形的墓礎(chǔ)，即陶瓷器的原料，如瓷石、砧土、石英、高嶺土等。特色，如唐代，南方地區(qū)以生產(chǎn)青瓷為主，胎土含鐵量高，胎體堅(jiān)致；而北方地區(qū)以生產(chǎn)白瓷為主，胎土含鐵量低，胎骨相對(duì)粗松。燒成后的胎質(zhì)，有細(xì)有粗，有堅(jiān)有松，有白、黑、灰等很多特征。仿制的胎質(zhì)可以做得很好，但重量難以把握。釉彩。釉是陶瓷的靈魂，它是包裹在陶瓷外表的一層透亮外衣，彩是附在釉上的各種顏色花紋。胎成型后，施釉，入窯高溫?zé)?，成品后外表的光澤就是釉。最初施釉是防止水的滲透，干凈衛(wèi)生。之后除了上釉，還要繪彩，是為了秀麗美觀。早期的釉彩品種少，如如天青、粉青、油滴、窯變等多種色系，釉的氣質(zhì)演繹到了極致。元、明、清三朝，彩瓷大放異彩，完成了釉與彩的完善結(jié)合。單色釉品種也不甘落后，紅、黃、藍(lán)、綠、紫等，鮮亮或急躁。造型。造型就是器物的外形。器形表達(dá)一種氣質(zhì)，由內(nèi)至外。造型一般是在轆護(hù)車(chē)上，用拉坯成型的方法，用手把胎泥拉成所需的樣式。其它還有雕塑、模印、手捏等方法。造型設(shè)計(jì)，完全取決于人的思維。它可以做成生活化的東西，如盤(pán)、碗、壺、罐等。也可以設(shè)計(jì)成藝術(shù)陳設(shè)品，如各式瓶、屏風(fēng)、雕像等。造型的內(nèi)涵，往往來(lái)自人的內(nèi)心追求，更多的效果。工藝。工藝就是做工的精細(xì)程度。陶瓷工藝表達(dá)人文素養(yǎng)，工藝越精，科技含量就器物多缺陷；窯爐火候不到位，釉色不美觀。因此，一件陶瓷工藝，需要每道工序的協(xié)作，方面，而無(wú)視工藝的時(shí)代特點(diǎn)，這就給鑒定供給了很好的依據(jù)。裝飾與花紋。裝飾是使器物外表設(shè)計(jì)更秀麗、更多元化。裝飾的方法有很多，如素面無(wú)紋、刻花、劃花、剔花、印花、貼花、雕塑、繪畫(huà)等。素面無(wú)紋是不刻任何花紋，以釉花紋就是各種圖案的表達(dá)，它有格外廣泛的內(nèi)容，如花卉、動(dòng)物、人物、吉利寓意、神靈、但有些仿照的花紋很死板，簡(jiǎn)潔區(qū)分。除此之外，古陶瓷還有年款、堂名款、符號(hào)、吉語(yǔ)等文字方面的特征，也是鑒定參考的一個(gè)方面。目前，古陶瓷仿品贗品充滿市場(chǎng)，特別是利用高科技手段燒制的仿品，在造型、紋飾、款識(shí)等方面幾可亂真，有的甚至利用電腦技術(shù)爭(zhēng)論配方，仿照胎土、釉彩。但因胎土、釉彩都涉及到原料和配方，到目前為止仍是仿古專家最難解決的問(wèn)題。因此，在古陶瓷鑒定中，應(yīng)當(dāng)將胎土、釉彩作為主要“靶點(diǎn)的鑒定。陶瓷根本學(xué)問(wèn)問(wèn)答1、什么叫陶瓷？博士：陶瓷——由粘土或主要含粘土〔尚有長(zhǎng)石、石類(lèi)等〕的混合物，經(jīng)成形、枯燥、燒制而成的制品的總稱，包括陶器、瓷器、炻器等。從構(gòu)造上看，一般陶瓷制品是由結(jié)晶物質(zhì)、玻璃態(tài)物質(zhì)和氣泡所構(gòu)成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)。2、陶瓷分為哪些種類(lèi)？博士：①按用途分類(lèi)：A、建筑衛(wèi)生陶瓷〔墻地磚、琉璃瓦、潔具??〕B、日用陶瓷〔碗、杯、碟、茶壺、砂鍋??〕C、工藝美術(shù)陶瓷〔陶塑、器皿??〕D、工業(yè)陶瓷〔耐酸瓷、電瓷??〕E、特種陶瓷〔高鋁球石、輥棒、打火咀??〕②按吸水率分類(lèi)：A、瓷質(zhì)磚——吸水率≤0.5%。產(chǎn)品的?；潭雀?，構(gòu)造致密，透光性好，斷面細(xì)膩呈具殼〔如瓷質(zhì)拋光磚、?；u、瓷質(zhì)外墻磚〕B、半瓷質(zhì)磚——0.5%＜吸水率＜10%。產(chǎn)品的?；潭燃捌渌锢硇阅芙橛诖少|(zhì)和陶質(zhì)之間，透光性差，機(jī)械強(qiáng)度高，斷面呈石狀。其中為炻質(zhì)磚〔耐磨磚〔〔例彩釉磚、水晶磚?！操|(zhì)外墻磚和瓷質(zhì)仿古磚〕Ｃ、陶質(zhì)磚——吸水率＞10%。產(chǎn)品未被?；虿；潭鹊?，構(gòu)造不致密，不透光，斷面粗糙，機(jī)械強(qiáng)度不高，敲擊聲沉濁〔例內(nèi)墻磚、陶質(zhì)仿古磚?！沧ⅲ翰；潭忍摺⑽侍偷漠a(chǎn)品，不易用水泥粘貼在墻上，所以一般內(nèi)墻磚均燒制〕3、卡米亞瓷質(zhì)拋光磚的主要生產(chǎn)工藝流程是什么？博士：注：前四個(gè)方塊也可歸納為“原料制備4、卡米亞釉面磚主要生產(chǎn)工藝流程有哪些？博士：承受二次燒成工藝，分為素?zé)陀詿偎責(zé)矡鳌碂髻A料陳腐噴霧造粒過(guò)篩除鐵原料球磨②釉燒〔燒釉〕5、卡米亞廣場(chǎng)磚主要生產(chǎn)工藝流程是什么？6、陶瓷原料的主要化學(xué)成分是什么？作用類(lèi)似水泥沙漿中的水泥、砂、水。①粘土〔高嶺土〕為可塑性物質(zhì)，主要化學(xué)成份Al2O3，它們?cè)谏a(chǎn)中起塑性和結(jié)合作用，保證干坯強(qiáng)度及燒成后的各種使用性能。②石英〔硅砂〕屬于瘠性材料，減粘物質(zhì)。主要化學(xué)成份SiO2，它可降低坯料粘性。燒成中局部石英溶解在長(zhǎng)石玻璃中③長(zhǎng)石〔石粉〕屬于熔劑原料。主要化學(xué)成分K2O、Na2O、CaO、MgO。高溫下熔融后可以溶解一局部石英及高嶺土分解物，熔融后的高粘度玻璃可以起到高溫膠結(jié)作用。7、原料加工包括哪些工序？包括原料的配比、球磨、過(guò)篩除鐵、料漿均化、陳腐、噴霧造粒、粉料陳腐等工序。原料加工在很大程度上打算著產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝流程與工藝條件的選擇。8、球磨機(jī)的工作原理是什么？博士：按工藝配方的要求把匹配好的粘土、石英、長(zhǎng)石等原料和水、球石裝在球磨機(jī)內(nèi)〔機(jī)內(nèi)留有肯定凈空，保證原料和球石之間能相互運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)球磨機(jī)按肯定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)〔19小時(shí)〕后，原料被球磨機(jī)磨細(xì)成泥漿。9、原料泥漿為什么要進(jìn)展過(guò)篩、除鐵？博士：首先，篩去未夠細(xì)度的原料殘粒，通過(guò)保證原料細(xì)度的全都性，來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量。其次，由于原料中含有一些有機(jī)物〔木屑、橡膠、過(guò)粗物和游離鐵質(zhì)〔鐵屑10、噴霧塔枯燥制備的泥粉是什么外形？這種外形對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有什么好處？布料均勻，磚的整體密度均勻全都，可使磁磚在燒成時(shí)變形率小，保證產(chǎn)品質(zhì)量。11、沖壓成型的壓機(jī)壓力大小對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有什么影響？品率。12、為什么磚坯在印花〔滲花〕和煅燒前要進(jìn)展枯燥？博士：磚坯在燒成前要經(jīng)過(guò)枯燥工序，是為了降低坯體的水分，使坯體的水分從6%左右降1%左右，其重要作用是：①假設(shè)坯體水分高、帶進(jìn)窯爐在快速燒成中會(huì)造成坯體爆裂、次品率高。②水分低的磚坯燒成速度可比水分高的磚坯快，可提高產(chǎn)量。③枯燥后的磚坯強(qiáng)度增大，能使后工序〔印花、滲花〕得以可行。、為什么釉面磚的花紋工藝叫“印花2—3毫米。進(jìn)磚坯里面，所以拋光磚的花紋工藝叫“滲花14、陶瓷墻地磚是用什么樣的窯爐燒制出來(lái)的？什么叫燒成溫度、燒成曲線和燒成周期？質(zhì)量、產(chǎn)量的設(shè)備之一。燒制陶瓷的窯爐有很多種，如龍窯、多孔窯、隧道窯、梭式窯、輥動(dòng)掌握燒成曲線、機(jī)械傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磁磚的不連續(xù)連續(xù)性大批量生產(chǎn)。1220~1250℃，釉面磚是℃〔釉燒，廣場(chǎng)磚是℃。間變化的軌跡。出窯等燒制過(guò)程所需要的時(shí)間。燒成周期長(zhǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量較有保障。15、產(chǎn)品邊彎曲度缺陷是什么緣由造成的？縮不全都造成彎曲變形。16、拋光磚的“拋光”生產(chǎn)有什么工序？博士：刮平〔定厚〕→粗磨→中磨→清洗→精磨→拋光→磨邊、倒角→吹干→烘干→打蠟→分揀包裝17、有什么措施可以預(yù)防拋光磚吸污？博士：一是在生產(chǎn)中提高瓷磚的?；潭?，降低吸水率。二是在瓷磚外表進(jìn)展打蠟等防污處理。18、影響拋光磚亮度的因素有哪些？博士：一是磚坯的燒結(jié)程度。燒結(jié)程度越高，吸水率越低，氣孔越少，反射光的力量越強(qiáng)，亮度越高。試想，把燒結(jié)程度低、吸水率很高的紅磚進(jìn)展拋光，其結(jié)果是無(wú)法拋出鏡面效果的。拋光要求磨具細(xì)滑而能拋出磚面亮度還會(huì)產(chǎn)生劃痕。缺乏，拋光線磨頭“組數(shù)”少，又要拉產(chǎn)量，自然拋不出高亮度的磚來(lái)。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。制成的器物都可以叫陶瓷。陶瓷包括的范圍較廣，有些能耐水，有些并能耐酸。廣泛應(yīng)用于建筑，化工，電力，機(jī)械等也叫做陶瓷，如塊滑石瓷，金屬陶瓷，電容器陶瓷,，磁性瓷等。廣泛應(yīng)用于無(wú)線電，原子能，火箭，半導(dǎo)體等工業(yè)。目前，將全部陶瓷制品通稱為“無(wú)機(jī)非金屬固體材料。而不同。陶器一般是用陶土作胎，燒制陶器的溫度大體在900－1050℃之間。假設(shè)溫度太高，的陶器外表無(wú)釉，即使有釉也是低溫釉。1，脫出器物的全形。人們推想，最原始的燒制方法是堆燒法，把曬干的陶坯放在露天柴草中燒。在六七千年前，開(kāi)頭使用陶窯燒制陶器。1300-1410幾乎不具有吸水性，一般瓷器外表掩蓋有釉層，外表比較光滑；正的瓷器時(shí)代。由于陶與瓷的分野，在乎質(zhì)白堅(jiān)硬或半透亮，而最大的關(guān)鍵在于為燒溫度。漢代雖有瓷器，但溫度不高，質(zhì)地脆弱只能算是原瓷，而進(jìn)展到唐代，不但釉藥進(jìn)展成熟，1000度以上，所以我們說(shuō)唐代是真正進(jìn)入瓷器的時(shí)代。陶瓷材料是用自然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)?？捎米鳂?gòu)造材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特別的性能，又可作為功能材料。一般陶瓷材料硅、鋁、氧，這三種元素占地殼元素總量的90%，一般陶瓷來(lái)源豐富、本錢(qián)低、工藝成熟。這類(lèi)陶瓷按性能特征和用途又可分為日用陶瓷、建筑陶瓷、電絕緣陶瓷、化工陶瓷等。特種陶瓷材料承受高純度人工合成的原料特種陶瓷具有特別的力學(xué)、光、聲、電、磁、熱等性能。本節(jié)主要介紹特種陶瓷。編輯本段性能特點(diǎn)力學(xué)性能陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度較低，塑性和韌性很差。熱性能〔大多在2000℃以上陶瓷的導(dǎo)熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料。同時(shí)陶瓷的線膨脹系數(shù)比金屬低，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性。電性能大多數(shù)陶瓷具有良好的電絕緣性，因此大量用于制作各種電壓〔1kV~110kV〕的絕緣器件。鐵電陶瓷〔鈦酸鋇BaTiO3〕具有較高的介電常數(shù)，可用于制作電容器，鐵電陶瓷在外電場(chǎng)的作用下，還能轉(zhuǎn)變外形，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能〔具有壓電材料的特性，可用作擴(kuò)音機(jī)、電唱機(jī)、超聲波儀、聲納、醫(yī)療用聲譜儀等。少數(shù)陶瓷還具有半導(dǎo)體的特性，可作整流器?；瘜W(xué)性能陶瓷材料在高溫下不易氧化，并對(duì)酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕力量。光學(xué)性能陶瓷材料還有獨(dú)特的光學(xué)性能，可用作固體激光器材料、光導(dǎo)纖維材料、光儲(chǔ)存器等，透亮陶瓷可用于高壓鈉燈管等。磁性陶瓷〔鐵氧體如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4〕在錄音磁帶、唱片變壓器鐵芯、大型計(jì)算機(jī)記憶元件方面的應(yīng)用有著廣泛的前途。編輯本段常用特種陶瓷材料 依據(jù)用途不同，特種陶瓷材料可分為構(gòu)造陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。1．構(gòu)造陶瓷氧化鋁陶瓷主要組成物為耐高溫，一般可要16002~3倍，高者可達(dá)5~6倍其缺點(diǎn)是脆性大不能承受突然的環(huán)境溫度變化用途極為廣泛可用作坩堝、發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞、高溫耐火材料、熱電偶套管、密封環(huán)等，也可作刀具和模具。 氮化硅陶瓷主要組成物是Si3N4，這是一種高溫強(qiáng)度高、高硬度、耐磨、耐腐蝕并能自潤(rùn)滑的高溫陶瓷，線膨脹系數(shù)在各種陶瓷中最小，使用溫度高達(dá)1400℃，具有極好的耐腐蝕性，除氫氟酸外，能耐其它各種酸的腐蝕并能耐堿、各種金屬的腐蝕并具有優(yōu)良的電絕緣性和耐輻射性可用作高溫軸承在腐蝕介質(zhì)中使用的密封環(huán)熱電偶套管也可用作金屬切削刀具。碳化硅陶瓷主要組成物是SiC，這是一種高強(qiáng)度、高硬度的耐高溫陶瓷，在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗彎強(qiáng)度是目前高溫強(qiáng)度最高的陶瓷碳化硅陶瓷還具有良好的導(dǎo)熱性、抗氧化性、導(dǎo)電性和高的沖擊韌度是良好的高溫構(gòu)造材料可用于火箭尾噴管?chē)娮鞜犭娕继坠軤t管等高溫下工作的部件利用它的導(dǎo)熱性可制作高溫下的熱交換器材料利用它的高硬度和耐磨性制作砂輪、磨料等。 六方氮化硼陶瓷主要成分為BN，晶體構(gòu)造為六方晶系，六方氮化硼的構(gòu)造和性能與石墨相像，故有“白石墨”之稱，硬度較低，可以進(jìn)展切削加工具有自潤(rùn)滑性，可制成自潤(rùn)滑高溫軸承、玻璃成形模具等。2．工具陶瓷硬質(zhì)合金主要成分為碳化物和粘結(jié)劑，碳化物主要有WC、TiC、TaC、NbC、VC等，粘結(jié)劑主要為〔硬質(zhì)合金與工具鋼相比硬度〔高達(dá)熱硬性℃左右耐磨性優(yōu)良，用作刀具時(shí)，切削速度比高速鋼提高7倍，壽命提高8倍，其缺點(diǎn)是硬度太高、性脆很難被機(jī)械加工，因此常制成刀片并鑲焊在刀桿上使用，硬質(zhì)合金主要用于機(jī)械加工刀具；各種模具，包括拉伸模、拉拔模、冷鐓模；礦山工具、地質(zhì)和石油開(kāi)承受各種鉆頭等。 金剛石自然金剛石〔鉆石〕作為貴重的裝飾品，而合成金剛石在工業(yè)上廣泛應(yīng)用金剛石是自然界最硬的材料還具備極高的彈性模量金剛石的導(dǎo)熱率是材料中最高的金剛石的絕緣性能很好金剛石可用作鉆頭刀具磨具拉絲模修整工具；金剛石工具進(jìn)展超周密加工可到達(dá)鏡面光滑度但金剛石刀具的熱穩(wěn)定性差與鐵族元素的親和力大故不能用于加工鐵鎳基合金而主要加工非鐵金屬和非金屬?gòu)V泛用于陶瓷、玻璃、石料、混凝土、寶石、瑪瑙等的加工。 立方氮化硼〔CBN〕具有立方晶體構(gòu)造，其硬度高僅次于金剛石具熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性比金剛石好可用于淬火鋼耐磨鑄鐵、熱噴涂材料和鎳等難加工材料的切削加工可制成刀具磨具拉絲模等 其它工具陶瓷尚有氧化鋁、氧化鋯、氮化硅等陶瓷，但從綜合性能及工程應(yīng)用均不及上述三種工具陶瓷。3．功能陶瓷種類(lèi)性能特征主要組成用途介電陶瓷絕緣性Al2O3、Mg2SiO4 集成電路基板熱電性PbTiO3、BaTiO3 熱敏電阻壓電性PbTiO3、LiNbO3 振蕩器強(qiáng)介電性BaTiO3 電容器光學(xué)陶瓷熒光、發(fā)光性Al2O3CrNd玻璃激光CaAs、CdTe紅外線窗口高透亮度SiO2 光導(dǎo)纖維電發(fā)色效應(yīng)WO3 顯示器磁性陶瓷軟磁性ZnFe2O、γ-Fe2O3 磁帶、各種高頻磁心硬磁性SrO．6Fe2O3 電聲器件、儀表及掌握器件的磁芯半導(dǎo)體陶瓷光電效應(yīng)CdS、Ca2Sx 太陽(yáng)電池阻抗溫度變化效應(yīng)VO2、NiO溫度傳感器熱電子放射效應(yīng)LaB6、BaO熱陰極編輯本段應(yīng)用 (一)工程塑料的開(kāi)發(fā)利用 目前，主要的工程塑料制品已有10多種，其中聚酸胺、聚甲醛、聚磷酸酯、改性聚苯酸和熱塑性聚酯被稱為五大工程塑料它們的產(chǎn)量較大．價(jià)格一般為傳統(tǒng)通用塑料的2—6倍．而聚摧硫酸等特種工程塑料的價(jià)格為通用塑料的5一10倍。以塑料代替鋼鐵、木材、水泥三大傳統(tǒng)根本材料，可以節(jié)約大量能源、人力和物力。 (二)合成橡膠的開(kāi)發(fā)利用 由于生產(chǎn)合成橡膠的原料豐富，其良好的性能又可以滿足當(dāng)代科技進(jìn)展對(duì)材料提出的某些特別要求所以合成橡膠消滅幾十年來(lái)品種已很豐富一般可將其分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩類(lèi)通用合成橡膠性能與自然橡膠相像，用于制造一般的橡膠制品，如各種輪胎、傳動(dòng)帶、膠管等工業(yè)用品和雨衣、膠鞋等生活用品。特種合成橡膠具有耐高溫、耐低溫耐酸堿等優(yōu)點(diǎn)，多用于特別環(huán)境和高科技領(lǐng)域，如航空、航天、軍事等方面。 (三)合成纖維的開(kāi)發(fā)利用 合成纖維的品種有幾十種，但最常見(jiàn)的是六大種：聚酸胺纖維(商品名尼龍)、聚胺纖維(商品名滌綸)、聚乙烯纖維(商品名腈綸)聚丙烯纖維(商品名丙綸)聚乙烯酸纖維(商品名維綸)聚氯乙烯纖維(商品名氨綸)。高分子合成材料具有質(zhì)量小、絕緣性能好等特點(diǎn)所以進(jìn)展很快，但又都有先天缺乏即它們都在不同程度上對(duì)氧熱和光有敏感性。但是隨著高技術(shù)的快速進(jìn)展高分子合成材料的大軍必將在經(jīng)濟(jì)生活中扮演舉足輕重的角色。 四陶瓷材料 陶瓷材料中已崛起了精細(xì)陶瓷，它以抗高溫、超強(qiáng)度、多功能等優(yōu)良性能在材料世界獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。精細(xì)陶瓷是指以精制的高純度人工合成的無(wú)機(jī)化合物為原料承受周密掌握工藝燒結(jié)的高性能陶瓷因此又稱先進(jìn)陶瓷或型陶瓷。精細(xì)陶瓷有很多種，它們大致可分成三類(lèi)。 (一)構(gòu)造陶瓷。這種陶瓷主要用于制作構(gòu)造零件。機(jī)械工業(yè)中的一些密封件、軸承、刀具、球閥、缸套等都是頻繁經(jīng)受摩擦而易磨損的零件用金屬和合金制造有時(shí)也是使用不了多久就會(huì)損壞而先進(jìn)的構(gòu)造陶瓷零件就能經(jīng)受住這種“磨難。 (二)電子陶瓷 指用來(lái)生產(chǎn)電子元器件和電子系統(tǒng)構(gòu)造零部件的功能性陶瓷這些陶瓷除了具有高硬度等力學(xué)性能外對(duì)四周環(huán)境的變化能“無(wú)動(dòng)于衷，即具有極好的穩(wěn)定性，這對(duì)電子元件是很重要的性能，另外就是能耐高溫。 (三)生物陶瓷 生物陶瓷是用于制造人體“骨骼一肌肉”系統(tǒng)，以修復(fù)或替換人體器官或組織的一種陶瓷材料。 精細(xì)陶瓷是型材料特別值中得留意的一種它有寬闊的進(jìn)展前途這種具有優(yōu)良性能的精細(xì)陶瓷有可能在很大的范圍內(nèi)代替鋼鐵以及其他金屬而得到廣泛應(yīng)用，到達(dá)節(jié)約能源、提高效率降低本錢(qián)的目的；精細(xì)陶瓷和高分子合成材料相結(jié)合可以使交通運(yùn)輸工具輕量化小型化和高效化。 精陶材料將成為名副其實(shí)的耐高溫的高強(qiáng)度材料從而可用作包括飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各種熱機(jī)材料燃料電池發(fā)電部件材料核聚變反響堆護(hù)壁材料無(wú)公害的外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)材料等精細(xì)陶瓷與高性能分子材料、金屬材料、復(fù)合材料并列為四大材料。有些科學(xué)家預(yù)言．由于精細(xì)陶瓷的消滅，人類(lèi)將從鋼鐵時(shí)代重進(jìn)入陶瓷時(shí)代編輯本段更多信息 什么是陶瓷？什么是陶瓷材料原來(lái)的陶瓷就是指陶器和瓷器的通稱也就是通過(guò)成型和高溫?zé)Y(jié)所得到的成型燒結(jié)體傳統(tǒng)的陶瓷材料主要是指硅鋁酸鹽剛開(kāi)頭的時(shí)候人們對(duì)硅鋁酸鹽的選擇要求不高純度不大，顆粒的粒度也不均一，成型壓強(qiáng)不高。這時(shí)得到陶瓷稱為傳統(tǒng)陶瓷。后來(lái)進(jìn)展到純度高，粒度小且均一，成型壓強(qiáng)高，進(jìn)展燒結(jié)得到的燒結(jié)體叫做精細(xì)陶瓷。 接下來(lái)的階段，人們爭(zhēng)論構(gòu)成陶瓷的陶瓷材料的根底使陶瓷的概念發(fā)生了很大的變化陶瓷內(nèi)部的力學(xué)性能是與構(gòu)成陶瓷的材料的化學(xué)鍵構(gòu)造有關(guān)在形成晶體時(shí)能夠形成比較強(qiáng)的三維網(wǎng)狀構(gòu)造的化學(xué)物質(zhì)都可以作為陶瓷的材料這重要包括比較強(qiáng)的離子鍵的離子化合物能夠形成原子晶體的單質(zhì)和化合物以及形成金屬晶體的物質(zhì)他們都可以作為陶瓷材料其次人們借鑒三維成鍵的特點(diǎn)進(jìn)展了纖維增加復(fù)合材料更進(jìn)一步拓寬了陶瓷材料的范圍因此陶瓷材料進(jìn)展成了可以借助三維成鍵的材料的通稱。陶瓷的概念就進(jìn)展成為可以借助三維成鍵的材料，通過(guò)成型和高溫?zé)Y(jié)所得到的燒結(jié)體〔這個(gè)概念把玻璃也納入了陶瓷的范圍〕爭(zhēng)論陶〔微晶晶面作用，多孔多相分布狀況〕對(duì)力學(xué)性能的影響得到了進(jìn)展。材料〔光，電，熱，磁〕性能和成形關(guān)系，以及粒進(jìn)展在肯定程度上和高分子成型關(guān)聯(lián)起來(lái)。它們應(yīng)當(dāng)相互影響。陶瓷材料的化學(xué)健大都為離子鍵和共價(jià)健其晶體構(gòu)造簡(jiǎn)單而外表能小。因此，它的強(qiáng)度、硬度、彈性模量、耐磨性、耐蝕性和耐熱性比金屬優(yōu)越，但塑性、韌性、可加工性、抗熱震性及使用牢靠性卻不如金屬。因此搞清陶瓷要爭(zhēng)論彈性、硬度、強(qiáng)度、韌性及其組織構(gòu)造因素、環(huán)境因素的影響。一．彈性性能彈性和彈性模量虎克定律來(lái)描述。陶瓷的彈性變形實(shí)際上是在外力的作用下原子間里由平衡位置產(chǎn)生了很小位移的結(jié)果模量反映的是原子間距的微小變化所需外力的大小。表11.3給出一些陶瓷在室溫下的彈性模量。溫度對(duì)彈性模量的影響j變?yōu)閐，(見(jiàn)圖11.2)而該處曲線的斜率變緩，即彈性模量降低。因此，固體的彈性模量一般均隨溫度的上升而降低。圖11.3給出一些陶瓷的彈性模量隨溫度的變化狀況。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。彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系同種類(lèi)的陶瓷材料樣性模量之間大體上有如下關(guān)系氧化物＜氯化物＜硼化挪＜碳化物。泊松比也是描述陶瓷材料彈性變形的重要參數(shù)11.4給出一些陶瓷材料和金屬的泊松比。BeOMgO外大多數(shù)陶瓷材料的泊松比都小于金屬材制的泊松比。彈性模量與材料致密度的關(guān)系陶瓷材料的致密度對(duì)其彈性模量影響很大。圖11.5給出AL2O3陶瓷的彈性模量隨氣孔率的變化及某些理論計(jì)算值的比較。Fros指出彈性模量與氣孔率之間將會(huì)指數(shù)關(guān)系E=E0exp(-BP)B--常數(shù)。總之，隨著氣孔率的增加，陶瓷的彈性模量量急劇下降。復(fù)合材料的彈性模量--但的彈性模量隨各組元的含量不同而轉(zhuǎn)變。的彈性模量值時(shí)，可進(jìn)展實(shí)際測(cè)量。11.611.7Al2O3+SiCw、ZrO2(Y2O3)+SiCwAl2O3＋ZrO2(Y2O3)＋SiCw等復(fù)合材料的彈性模最隨第M相含量的變化狀況?？梢钥闯鲈谄渌阅茉试S的狀況下，可以通過(guò)在肯定范圍內(nèi)調(diào)整兩相比例來(lái)獲得所需的彈性模量值。二、硬度測(cè)定是使用最普遍且數(shù)據(jù)獲得比較簡(jiǎn)潔的評(píng)價(jià)方法之一，因而占有重要的地位。目前，用于測(cè)定陶瓷材料硬度的方法最常用的是維氏硬度。部產(chǎn)生裂紋的長(zhǎng)度．通過(guò)計(jì)算可以估算出斷裂韌性。因此，維氏硬度測(cè)試是一種簡(jiǎn)潔經(jīng)濟(jì)、一舉多得的方法。表11.5給出一些常用陶瓷的維氏硬度值。有時(shí)陶瓷材料也測(cè)量洛氏硬度值HR，洛氏硬度又HRA、HRCHRD。高溫硬度同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保持載荷可以顯示其蠕變特性11.8給出硬度隨溫度的變化曲線。硬度與其他性能之間的關(guān)系HV與彈性模量E11.9系，其定量關(guān)系式為E/20HV。但此關(guān)系只是在常溫下成立。隨著溫度的上升，硬度的下降比彈性模量的下降明顯，所以E／HV值隨溫度的上升而增加。wu等人試圖用維氏硬度法測(cè)得的HV／KIC比值作為衡量陶瓷材料的脆性指標(biāo)者比值在某種程度上可以表示材料的脆性斷裂程度。三、強(qiáng)度11.101所示，即在斷裂前幾乎沒(méi)有塑性變形。因此陶瓷材料室溫強(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。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。由于陶瓷材料的脆性，在絕大多數(shù)狀況下都是測(cè)定其彎曲強(qiáng)度，而很少測(cè)定拉伸強(qiáng)度，表11.6給出了一些常見(jiàn)陶瓷材料強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。影響強(qiáng)度的組織因素陶瓷材料本身的脆性來(lái)自于其化學(xué)健的種類(lèi)共價(jià)健為主。多數(shù)晶體的構(gòu)造簡(jiǎn)單，平均原子間距大，因而外表能小。因此，同金屬材料相大的緣由所在。等。而且有時(shí)在晶內(nèi)也存在有氣孔、層錯(cuò)、位借等缺陷。陶瓷的強(qiáng)度除打算于本身材料外，上述微觀組織因素對(duì)強(qiáng)度也有顯著的影響(即微觀組織敏感性)，其中氣孔率與晶粒尺寸是兩個(gè)最重要的影響因素。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，氣孔明顯地降低了載式：σ=σ0exp(-αP)P－氣孔率；σ0—P＝0時(shí)的強(qiáng)度；a4～7之間．很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)與此式接近。11.11AL203好。由上述可知，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。晶粒尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響。陶瓷材料的強(qiáng)度和晶粒尺寸的關(guān)系與金屬有類(lèi)似的規(guī)律。11.12TiO2AL203、MgO和結(jié)晶玻璃的粒徑與強(qiáng)Hall-petch關(guān)系式。從定性的角度上講，試驗(yàn)爭(zhēng)論已得到了σfd-1/2關(guān)系趨勢(shì)相全都的結(jié)果。σf與d-1/2有利而無(wú)害的。晶界相的性質(zhì)與厚度、晶粒外形對(duì)強(qiáng)度的影響。陶瓷材料的燒結(jié)大都要參加助偏劑，因(厚度)對(duì)強(qiáng)度有顯晶陶瓷材料，晶粒外形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。柜含量，應(yīng)能阻擋晶內(nèi)型紋過(guò)界擴(kuò)展，并能松弛裂紋尖端應(yīng)力集中；④削減氣孔率，使其盡量接近理論密度。陶瓷的復(fù)合強(qiáng)化。為了提高陶瓷材料的強(qiáng)度，除了要掌握上述組織因素外．更常見(jiàn)的是化、晶須強(qiáng)化等。在陶瓷的韌化一節(jié)中，除微裂紋韌化外．其它的強(qiáng)化方法均有強(qiáng)化效果，這里不再贅述。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)度比金屬高得多1370t這樣的工作溫度，NCIChSi3N4陶瓷卻大有期望。陶瓷材料的強(qiáng)度當(dāng)溫度T＜DSTm(T為熔點(diǎn))0．5h時(shí)才消滅13I．x11.13A(裂紋、氣孔等周起的裂紋擴(kuò)展。為脆性斷裂，其斷裂應(yīng)力隨溫度犒變化不大；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)既存缺陷的敏感t隨溫度的L升而有明顯的降低。當(dāng)溫度進(jìn)一步上升時(shí)(C區(qū))二維滑移系開(kāi)動(dòng)，位錯(cuò)塞積群中的一局部位借產(chǎn)主文B移而沿另z又滑移隨溫度區(qū)域內(nèi)，斷裂應(yīng)力有隨溫度的上升而上升的趨勢(shì)。圖11.13給出的E陶瓷材料的強(qiáng)度隨溫度變化關(guān)系的一般趨勢(shì)，并非對(duì)全部的陶瓷材料都符和很好．也并附有陶瓷材料的A、B、C三個(gè)區(qū)都消滅。陶瓷材料的強(qiáng)度隨材料的純度、微觀組織構(gòu)造因素和外表狀態(tài)(粗糙度)的變化而變化．因此．即使是同一種材料．由于制備工藝不同。隨溫度的變化關(guān)系也有差異。圖11.14同金屬的高溫變形抗力與加載速率的關(guān)系是類(lèi)似的。四、斷裂韌性絕大多數(shù)陶瓷材料在室溫下甚至在高的溫度范圍很難產(chǎn)生塑性變形學(xué)來(lái)描述。最普遍用來(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)。表11.7給出一些陶瓷材料的J中的應(yīng)用，就必需想方法大幅度提高和改善陶瓷的)。K1c是描述材料瞬連續(xù)裂時(shí)的裂紋尖端臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子應(yīng)力下經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間作用也會(huì)使陶瓷材制發(fā)生斷裂、特別是在長(zhǎng)時(shí)間的同期循環(huán)載荷作用下，會(huì)的斷裂現(xiàn)象．必需知道裂紋的擴(kuò)展速率V與其裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子用之間的關(guān)系。圖11.15給出二者之間關(guān)系的示意圖(KI-v圖).產(chǎn)品最動(dòng)態(tài)技術(shù)文章企業(yè)名目資料下載視頻/樣本反響/論壇技術(shù)應(yīng)用|根底學(xué)問(wèn)|外刊文摘|業(yè)內(nèi)專家|文章點(diǎn)評(píng)投稿發(fā)表科技文章陶瓷的力學(xué)性能newmaker陶瓷材料的化學(xué)健大都為離子鍵和共價(jià)健其晶體構(gòu)造簡(jiǎn)單而外表能小。因此，它的強(qiáng)度、硬度、彈性模量、耐磨性、耐蝕性和耐熱性比金屬優(yōu)越，但塑性、韌性、可加工性、抗熱震性及使用牢靠性卻不如金屬。因此搞清陶瓷要爭(zhēng)論彈性、硬度、強(qiáng)度、韌性及其組織構(gòu)造因素、環(huán)境因素的影響。一．彈性性能彈性和彈性模量虎克定律來(lái)描述。陶瓷的彈性變形實(shí)際上是在外力的作用下原子間里由平衡位置產(chǎn)生了很小位移的結(jié)果模量反映的是原子間距的微小變化所需外力的大小。表11.3給出一些陶瓷在室溫下的彈性模量。溫度對(duì)彈性模量的影響j變?yōu)閐，(見(jiàn)圖11.2)而該處曲線的斜率變緩，即彈性模量降低。因此，固體的彈性模量一般均隨溫度的上升而降低。圖11.3給出一些陶瓷的彈性模量隨溫度的變化狀況。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。彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系同種類(lèi)的陶瓷材料樣性模量之間大體上有如下關(guān)系氧化物＜氯化物＜硼化挪＜碳化物。泊松比也是描述陶瓷材料彈性變形的重要參數(shù)11.4給出一些陶瓷材料和金屬的泊松比。BeOMgO外大多數(shù)陶瓷材料的泊松比都小于金屬材制的泊松比。彈性模量與材料致密度的關(guān)系陶瓷材料的致密度對(duì)其彈性模量影響很大。圖11.5給出AL2O3陶瓷的彈性模量隨氣孔率的變化及某些理論計(jì)算值的比較。Fros指出彈性模量與氣孔率之間將會(huì)指數(shù)關(guān)系E=E0exp(-BP)B--常數(shù)。總之，隨著氣孔率的增加，陶瓷的彈性模量量急劇下降。復(fù)合材料的彈性模量--但的彈性模量隨各組元的含量不同而轉(zhuǎn)變。的彈性模量值時(shí)，可進(jìn)展實(shí)際測(cè)量。11.611.7Al2O3+SiCw、ZrO2(Y2O3)+SiCwAl2O3＋ZrO2(Y2O3)＋SiCw等復(fù)合材料的彈性模最隨第M相含量的變化狀況?？梢钥闯鲈谄渌阅茉试S的狀況下，可以通過(guò)在肯定范圍內(nèi)調(diào)整兩相比例來(lái)獲得所需的彈性模量值。二、硬度測(cè)定是使用最普遍且數(shù)據(jù)獲得比較簡(jiǎn)潔的評(píng)價(jià)方法之一，因而占有重要的地位。目前，用于測(cè)定陶瓷材料硬度的方法最常用的是維氏硬度。部產(chǎn)生裂紋的長(zhǎng)度．通過(guò)計(jì)算可以估算出斷裂韌性。因此，維氏硬度測(cè)試是一種簡(jiǎn)潔經(jīng)濟(jì)、一舉多得的方法。表11.5給出一些常用陶瓷的維氏硬度值。有時(shí)陶瓷材料也測(cè)量洛氏硬度值HR，洛氏硬度又HRA、HRCHRD。高溫硬度同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保持載荷可以顯示其蠕變特性11.8給出硬度隨溫度的變化曲線。硬度與其他性能之間的關(guān)系HV與彈性模量E11.9系，其定量關(guān)系式為E/20HV。但此關(guān)系只是在常溫下成立。隨著溫度的上升，硬度的下降比彈性模量的下降明顯，所以E／HV值隨溫度的上升而增加。wu等人試圖用維氏硬度法測(cè)得的HV／KIC比值作為衡量陶瓷材料的脆性指標(biāo)者比值在某種程度上可以表示材料的脆性斷裂程度。三、強(qiáng)度11.101所示，即在斷裂前幾乎沒(méi)有塑性變形。因此陶瓷材料室溫強(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。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。由于陶瓷材料的脆性，在絕大多數(shù)狀況下都是測(cè)定其彎曲強(qiáng)度，而很少測(cè)定拉伸強(qiáng)度，表11.6給出了一些常見(jiàn)陶瓷材料強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。影響強(qiáng)度的組織因素陶瓷材料本身的脆性來(lái)自于其化學(xué)健的種類(lèi)共價(jià)健為主。多數(shù)晶體的構(gòu)造簡(jiǎn)單，平均原子間距大，因而外表能小。因此，同金屬材料相大的緣由所在。等。而且有時(shí)在晶內(nèi)也存在有氣孔、層錯(cuò)、位借等缺陷。陶瓷的強(qiáng)度除打算于本身材料外，上述微觀組織因素對(duì)強(qiáng)度也有顯著的影響(即微觀組織敏感性)，其中氣孔率與晶粒尺寸是兩個(gè)最重要的影響因素。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，氣孔明顯地降低了載式：σ=σ0exp(-αP)P－氣孔率；σ0—P＝0時(shí)的強(qiáng)度；a4～7之間．很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)與此式接近。11.11AL203好。由上述可知，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。晶粒尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響。陶瓷材料的強(qiáng)度和晶粒尺寸的關(guān)系與金屬有類(lèi)似的規(guī)律。11.12TiO2AL203、MgO和結(jié)晶玻璃的粒徑與強(qiáng)Hall-petch關(guān)系式。從定性的角度上講，試驗(yàn)爭(zhēng)論已得到了σfd-1/2關(guān)系趨勢(shì)相全都的結(jié)果。σf與d-1/2有利而無(wú)害的。晶界相的性質(zhì)與厚度、晶粒外形對(duì)強(qiáng)度的影響。陶瓷材料的燒結(jié)大都要參加助偏劑，因(厚度)對(duì)強(qiáng)度有顯晶陶瓷材料，晶粒外形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。柜含量，應(yīng)能阻擋晶內(nèi)型紋過(guò)界擴(kuò)展，并能松弛裂紋尖端應(yīng)力集中；④削減氣孔率，使其盡量接近理論密度。陶瓷的復(fù)合強(qiáng)化。為了提高陶瓷材料的強(qiáng)度，除了要掌握上述組織因素外．更常見(jiàn)的是化、晶須強(qiáng)化等。在陶瓷的韌化一節(jié)中，除微裂紋韌化外．其它的強(qiáng)化方法均有強(qiáng)化效果，這里不再贅述。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)度比金屬高得多1370t這樣的工作溫度，NCIChSi3N4陶瓷卻大有期望。陶瓷材料的強(qiáng)度當(dāng)溫度T＜DSTm(T為熔點(diǎn))0．5h時(shí)才消滅13I．x11.13A(裂紋、氣孔等周起的裂紋擴(kuò)展。為脆性斷裂，其斷裂應(yīng)力隨溫度犒變化不大；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)既存缺陷的敏感t隨溫度的L升而有明顯的降低。當(dāng)溫度進(jìn)一步上升時(shí)(C區(qū))二維滑移系開(kāi)動(dòng)，位錯(cuò)塞積群中的一局部位借產(chǎn)主文B移而沿另z又滑移隨溫度區(qū)域內(nèi)，斷裂應(yīng)力有隨溫度的上升而上升的趨勢(shì)。圖11.13給出的E陶瓷材料的強(qiáng)度隨溫度變化關(guān)系的一般趨勢(shì)，并非對(duì)全部的陶瓷材料都符和很好．也并附有陶瓷材料的A、B、C三個(gè)區(qū)都消滅。陶瓷材料的強(qiáng)度隨材料的純度、微觀組織構(gòu)造因素和外表狀態(tài)(粗糙度)的變化而變化．因此．即使是同一種材料．由于制備工藝不同。隨溫度的變化關(guān)系也有差異。圖11.14同金屬的高溫變形抗力與加載速率的關(guān)系是類(lèi)似的。四、斷裂韌性絕大多數(shù)陶瓷材料在室溫下甚至在高的溫度范圍很難產(chǎn)生塑性變形學(xué)來(lái)描述。最普遍用來(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)。表11.7給出一些陶瓷材料的J中的應(yīng)用，就必需想方法大幅度提高和改善陶瓷的)。K1c是描述材料瞬連續(xù)裂時(shí)的裂紋尖端臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子應(yīng)力下經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間作用也會(huì)使陶瓷材制發(fā)生斷裂、特別是在長(zhǎng)時(shí)間的同期循環(huán)載荷作用下，會(huì)的斷裂現(xiàn)象．必需知道裂紋的擴(kuò)展速率V與其裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子用之間的關(guān)系。圖11.15給出二者之間關(guān)系的示意圖(KI-v圖).1章材料的構(gòu)造與性能內(nèi)容提要：的構(gòu)造與性能。學(xué)習(xí)目標(biāo)：本章重點(diǎn)把握金屬材料的晶體構(gòu)造、晶體缺陷和合金的構(gòu)造，了解金屬材料的組織及性能。了解高分子材料的構(gòu)造與性能。學(xué)習(xí)建議：晶體構(gòu)造局部應(yīng)弄清三種常見(jiàn)金屬的晶體構(gòu)造及其特點(diǎn)，應(yīng)充分發(fā)揮空間想象力。晶面指數(shù)及晶向指數(shù)確實(shí)定在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)感到困難。應(yīng)把握常見(jiàn)的晶面和晶向的表示方法，需要多練多畫(huà)。了解高分子材料的大分子鏈構(gòu)造與聚攏態(tài)，結(jié)合工程、生活實(shí)際歸納高分子材料的性能特點(diǎn)。對(duì)陶瓷材料的構(gòu)造與性能只作一般了解。建議本章學(xué)時(shí)：8～9學(xué)時(shí)。金屬材料的構(gòu)造與組織純金屬的晶體構(gòu)造晶體中原子(離子或分子)規(guī)章排列的方式稱為晶體構(gòu)造。通過(guò)金屬原子(離子)的中心劃出很多空間直線，這些直線將形成空間格架。這種格架稱為晶格。晶格的結(jié)點(diǎn)為金屬原子(或離子)平衡中心的位置。晶體晶格胞的根本特性即反映該晶體構(gòu)造(晶格)a、b、c和三條棱邊之間的夾角α、β、γ等六個(gè)參數(shù)來(lái)描述。其中a、b、c為晶格常數(shù)。金屬的晶格常數(shù)一般為:1×10-10m～7×10-10m。晶胞不同元素組成的金屬晶體因晶格形式及晶格常數(shù)的不同,表現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。金屬的晶體構(gòu)造可用X射線構(gòu)造分析技術(shù)進(jìn)展測(cè)定。一、三種常見(jiàn)的金屬晶體構(gòu)造☆教師提示：重點(diǎn)內(nèi)容體心立方晶格(胞)(B.C.C.晶格)面心立方晶格(胞)(F.C.C.晶格)密排六方晶格(胞)(H.C.P.晶格)教師提示由于原子排列嚴(yán)密程度不一樣,當(dāng)金屬?gòu)拿嫘牧⒎骄Ц裣蝮w心立方晶格轉(zhuǎn)變時(shí),列的方式不同,將會(huì)使它們的形變力量不同。二、晶體中的晶面和晶向通過(guò)晶體中原子中心的平面叫做晶面；通過(guò)原子中心的直線為原子列，其所代表的方向叫做晶向。晶面或晶向可用晶面指數(shù)或晶向指數(shù)來(lái)表達(dá)。立方晶系的晶面表示方法空間坐標(biāo)系立方晶胞中的主要晶面ABB”A”為例,晶面指數(shù)的標(biāo)定過(guò)程如下：設(shè)定一空間坐標(biāo)系,原點(diǎn)在欲定晶面外,并使晶面在三條坐標(biāo)軸上有截距或無(wú)窮大。以晶格常數(shù)a為長(zhǎng)度單位,寫(xiě)出欲定晶面在三條坐標(biāo)軸上的截距:1∞∞截距取倒數(shù)：100截距的倒數(shù)化為最小整數(shù)：100將三整數(shù)寫(xiě)在圓括號(hào)內(nèi)：(100)ABB”A”的晶面指數(shù)即為(100)。ACC”A”ACD”的晶面指數(shù)分別為(110)、(111)。晶面指數(shù)的一般標(biāo)記為(hkl)。(hkl)實(shí)際表示一組原子排列一樣的平行晶面。晶面的截距可以為負(fù)數(shù),在指數(shù)上加負(fù)號(hào),如。假設(shè)某個(gè)晶面(hkl)的指數(shù)都乘以-1,則得到晶面,則晶面(hkl)與屬于一組平行晶面,ACD”(111)A”C”B,這兩個(gè)晶面一般用一個(gè)晶面指數(shù)(111)來(lái)表示。在立方晶系中,由于原子的排列具有高度的對(duì)稱性,往往存在很多原子排列完全一樣但在空間位向不同(即不平行)的晶面,這些晶面總稱為晶面族,用大括號(hào)表示,即{hkl}。{111}晶面族?？捎孟率奖硎荆禾沾刹牧系臉?gòu)造與性能特點(diǎn)陶瓷材料的構(gòu)造一、陶瓷材料的制備過(guò)程陶瓷的原料通常是由粘土、石英和長(zhǎng)石三局部組成。在加熱燒成或燒結(jié)和冷卻過(guò)程中，由這三局部組成的坯料相繼發(fā)生四個(gè)階段的變化：低溫階段(室溫～300℃)剩余水分的排解。分解及氧化階段(300～950℃)構(gòu)造水的排解；有機(jī)物、碳素和無(wú)機(jī)物等的氧化；碳酸鹽、硫化物等的分解；石英晶型轉(zhuǎn)變。高溫階段(950℃～燒成溫度)氧化、分解反響連續(xù)進(jìn)展；相繼消滅共熔體等液相，各組成物漸漸溶解；一次莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)晶體生成;二次莫來(lái)石晶體長(zhǎng)大;石英塊溶解成殘留小塊;發(fā)生燒結(jié)成瓷。冷卻階段(燒成溫度～室溫)二次莫來(lái)石晶體析出或長(zhǎng)大;液相轉(zhuǎn)變;殘留石英晶型轉(zhuǎn)變。二、陶瓷材料的組織構(gòu)造陶瓷材料組織構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。依據(jù)組織形態(tài)陶瓷材料分為三類(lèi)：晶構(gòu)造類(lèi)陶瓷材料；微晶玻璃：即玻璃陶瓷，是單個(gè)晶體分布在非晶態(tài)的玻璃基體上的一類(lèi)陶瓷材料；陶瓷〔晶體陶瓷構(gòu)的一般陶瓷等。這類(lèi)陶瓷材料是最常用的構(gòu)造材料和工具材料。陶瓷的典型組織構(gòu)造包括三種相：晶體相(莫來(lái)石和石英)、玻璃相和氣相陶瓷在室溫下的組織晶體相量、形態(tài)和分布，打算陶瓷的主要性能和應(yīng)用。硅酸鹽的混合鍵。硅酸鹽構(gòu)造的規(guī)律是：①構(gòu)成硅酸鹽的根本單元是硅氧四周體；硅氧四周體構(gòu)造②硅氧四周體只能通過(guò)共用頂角而相互連結(jié)；③Si4+O2-結(jié)合,Si-O-Si145°；④穩(wěn)定的硅酸鹽構(gòu)造中,硅氧四周體實(shí)行最高空間維數(shù)相互結(jié)合；⑤硅氧四周體實(shí)行比較嚴(yán)密的構(gòu)造連結(jié)；⑥同一構(gòu)造中的硅氧四周體最多只相差1個(gè)氧原子。氧化物氧化物晶體相多數(shù)陶瓷特別是特種陶瓷的主要組成和晶體相；離子鍵結(jié)合,也有共價(jià)鍵；最重要的氧化物晶體相：AO、AO2、A2O3、ABO3AB2O4等(A、B表示陽(yáng)離子)。體和八面體的間隙之中。非氧化合物非氧化合物成和晶體相。金屬碳化物：共價(jià)鍵和金屬鍵之間的過(guò)渡鍵,以共價(jià)鍵為主。TiC、ZrC、HfC、VC、NbCTaC等；簡(jiǎn)單碳化物：如斜方構(gòu)造的Fe3C、Mn3C、Cr3C2,立方構(gòu)造的Cr23C6、Mn23C6,六方WC、Cr7C3、Mn7C3Fe3W3C等。氮化物：與碳化物相像,金屬性弱些,有肯定的離子鍵。如六方晶格BN，六方晶系的Si3N4AlN。硼化物和硅化物：較強(qiáng)的共價(jià)健，連成鏈、網(wǎng)和骨架，構(gòu)成獨(dú)立構(gòu)造單元。玻璃相玻璃相作用①粘連晶體相，填充晶體相間空隙，提高材料致密度；②降低燒成溫度，加快燒結(jié)；③阻擋晶體轉(zhuǎn)變，抑制其長(zhǎng)大；④獲得透光性等玻璃特性；⑤不能成為陶瓷的主導(dǎo)相：對(duì)陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度、介電性能、耐熱耐火性等不利。玻璃相產(chǎn)生過(guò)程熔融液相冷卻時(shí)在玻璃轉(zhuǎn)變溫度粘度增大到肯定程度時(shí),熔體硬化，轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ?。玻璃物質(zhì)的粘度隨溫度而變化。玻璃物質(zhì)的粘度隨溫度的變化玻璃相構(gòu)造特點(diǎn)玻璃相主要由氧化硅和其它氧化物組成。硅氧四周體組成不規(guī)章的空間網(wǎng),形成玻璃的骨架。石英玻璃和石英晶體構(gòu)造鈉硅酸鹽玻璃的構(gòu)造示意圖氣相的各個(gè)過(guò)程都有親熱的聯(lián)系，影響因素也比較多。依據(jù)氣孔狀況，陶瓷分致密陶瓷、無(wú)開(kāi)孔陶瓷和多孔陶瓷。除了多孔陶瓷以外，氣孔的使其含量降低?！?。陶瓷材料的性能特點(diǎn)一、陶瓷的工藝性能陶瓷材料加工的工藝路線比較簡(jiǎn)潔。主要工藝是成形：包括粉漿成形、壓制成形、擠壓成形、可塑成形等。陶瓷材料各種成形工藝比較工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)粉漿成形可做外形簡(jiǎn)單件、薄塑件，本錢(qián)低收縮大，尺寸精度低，生產(chǎn)率低壓制成形可做外形簡(jiǎn)單件，有高密度和高強(qiáng)度，精度較高設(shè)備較簡(jiǎn)單，本錢(qián)高擠壓成形本錢(qián)低，生產(chǎn)率高不能做薄壁件，零件外形需對(duì)稱可塑成形尺寸精度高，可做外形簡(jiǎn)單件本錢(qián)高陶瓷材料的性能一、陶瓷的力學(xué)性能剛度陶瓷剛度〔由彈性模量衡量〕各類(lèi)材料中最高，由于陶瓷具有很強(qiáng)的結(jié)合鍵。各種常見(jiàn)材料的彈性模量和硬度材料彈性模量/MPa硬度/HV橡膠6.9很低塑料1380～17鋁合金72300～170鋼207000300～800碳化鈦390000～3000金剛石11710006000～10000彈性模量對(duì)組織不敏感；氣孔降低彈性模量；溫度上升彈性模量也降低。硬度陶瓷硬度是各類(lèi)材料中最高的，因其結(jié)合鍵強(qiáng)度高。陶瓷硬度1000HV～5000HV,500HV～800HV,20HV。陶瓷的硬度隨溫度的上升而降低,但在高溫下仍有較高的數(shù)值。強(qiáng)度,,會(huì)造成裂縫。陶瓷的晶界構(gòu)造致密度、雜質(zhì)和各種缺陷影響陶瓷的實(shí)際強(qiáng)度。剛玉〔Al2O3〕280MPa。剛玉陶瓷纖維〔缺陷少，抗拉強(qiáng)度為0，提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。陶瓷強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力狀態(tài)特別敏感，抗拉強(qiáng)度很低，抗彎強(qiáng)度較高，抗壓強(qiáng)度很高。塑性織中存在玻璃相時(shí)，陶瓷也表現(xiàn)出肯定的塑性。韌性陶瓷是格外典型的脆性材料沖擊韌性10kJ/m2以下,斷裂韌性值很低。對(duì)外表狀態(tài)特別敏感由于外表劃傷、化學(xué)侵蝕、冷熱脹縮不均等，很易產(chǎn)生微小以裂紋很快擴(kuò)展，表現(xiàn)出很高的脆性。改善陶瓷韌性的方法預(yù)防陶瓷中特別是外表上產(chǎn)生缺陷；在陶瓷外表形成壓應(yīng)力〔不碎陶瓷；消退陶瓷外表的微裂紋。三、陶瓷的物理性能和化學(xué)性能熱膨脹性能陶瓷的線膨脹系數(shù)很低，比高聚物低，比金屬更低。導(dǎo)熱性由于陶瓷無(wú)自由電子傳熱，導(dǎo)熱性很低，較好絕熱材料。熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性很低〔比金屬低得多：線膨脹系數(shù)大和導(dǎo)熱性低。化學(xué)穩(wěn)定性金屬的熔體也不發(fā)生作用。導(dǎo)電性,多數(shù)陶瓷是良好的絕緣體；不少陶瓷既是離子導(dǎo)體,又有肯定的電子導(dǎo)電性；很多氧化物〔ZnO、NiO、Fe3O4〕是重要的半導(dǎo)體材料。和良好的抗壓力量，但脆性很高，溫度急變抗力很低，抗拉、抗彎性能差。7.陶瓷材料的生產(chǎn)過(guò)程包括原料的制備、坯料的成形和制品的燒結(jié)三大步驟。典型一般陶瓷的晶體相主要是硅酸鹽，特種陶瓷的晶體相為氧化物、碳化物、氮化物劑作用。氣相是陶瓷組織中殘留的孔洞，極大地破壞材料的機(jī)械性能。陶瓷的性能特點(diǎn)是:具有不行燃燒性、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓力量，但脆性很高，溫度急變抗力很低，抗拉、抗彎性能差,不易加工。5章陶瓷材料內(nèi)容提要：〔包括日用陶瓷和工業(yè)陶瓷、特種陶瓷〔氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷〕的組成、性能特點(diǎn)和應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)：生疏特種陶瓷的性能特點(diǎn)、改善性能的途徑和應(yīng)用。對(duì)其它陶瓷材料作一般了解。學(xué)習(xí)建議：參觀陶瓷生產(chǎn)廠，了解陶瓷生產(chǎn)工藝；參觀現(xiàn)代化廚房，觀看各種陶瓷材料的具體應(yīng)用。建議本章學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)。概述傳統(tǒng)意義上的陶瓷主要指陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、磚瓦等。這些材料都是用粘土、石灰石、長(zhǎng)石、石英等自然硅酸鹽類(lèi)礦物制成的。因此，傳統(tǒng)的陶瓷材料是指硅酸鹽類(lèi)材料?，F(xiàn)今意義上的陶瓷材料已有了巨大變化，很多型陶瓷已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了硅酸鹽的范疇，,一般認(rèn)為，陶瓷材料是指各種無(wú)機(jī)非金屬材料的通稱。陶瓷材料通常分為玻璃、玻璃陶瓷和工程陶瓷〔也叫燒結(jié)陶瓷〕三大類(lèi)。玻璃制品耐熱陶瓷玻璃熔點(diǎn)的受熱軟化的非晶態(tài)固體材料；玻璃陶瓷耐熱耐蝕的微晶玻璃、無(wú)線電透亮微晶玻璃、光學(xué)玻璃陶瓷等；工程陶瓷又分為一般陶瓷和特種陶瓷兩大類(lèi)，而金屬陶瓷通常被視為金屬與陶瓷的復(fù)合材料。陶瓷材料按應(yīng)用分為構(gòu)造陶瓷材料與功能陶瓷材料。工程陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程如下：原料制備將礦物原料經(jīng)揀選、粉粹后配料、混合、磨細(xì)得到坯料。坯料成形將坯料加工成肯定外形和尺寸并有肯定機(jī)械強(qiáng)度和致密度的半成品。包括可塑成形〔如傳統(tǒng)陶瓷，注漿成形〔如外形簡(jiǎn)單、精度要求高的一般陶瓷〕和壓制成形〔如特種陶瓷和金屬陶瓷。燒成與燒結(jié)枯燥后的坯料加熱到高溫，進(jìn)展一系列的物理、化學(xué)變化而成瓷的過(guò)程。燒成是使坯件瓷化的工藝〔0℃～0℃而致密度很高的瓷化過(guò)程?；驘Y(jié)溫度、爐內(nèi)氣氛、升降溫速度等。優(yōu)異的功能材料，在空間技術(shù)、海洋技術(shù)、電子、醫(yī)療衛(wèi)生、無(wú)損檢測(cè)、播送電視等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。一般陶瓷一般陶瓷也叫傳統(tǒng)陶瓷，其主要原料是粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、石英(SiO2)和長(zhǎng)石(K2O·Al2O3·6SiO2)。組分的配比不同，陶瓷的性能會(huì)有所差異。的熱性能和機(jī)械性能。而在各種陶瓷中用量最大。一般陶瓷通常分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷兩大類(lèi)。一般日用陶瓷一、一般日用陶瓷的用途和特點(diǎn)強(qiáng)度較高。二、常用一般日用陶瓷長(zhǎng)石質(zhì)瓷國(guó)內(nèi)外常用的日用瓷，作一般工業(yè)瓷制品。絹云母質(zhì)瓷我國(guó)的傳統(tǒng)日用瓷。骨質(zhì)瓷近些年得到廣泛應(yīng)用，主要作高級(jí)日用瓷制品。滑石質(zhì)瓷我國(guó)進(jìn)展的綜合性能好的型高質(zhì)瓷。高石英質(zhì)日用瓷最近我國(guó)研制成功，石英含量≥40%，瓷質(zhì)細(xì)膩、色調(diào)嚴(yán)峻、透光度好、機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好。5章陶瓷材料>>5.1一般陶瓷>>5.1.2一般工業(yè)陶瓷一般工業(yè)陶瓷一、建筑衛(wèi)生瓷用于裝飾板、衛(wèi)生間裝置及器具等，通常尺寸較大，要求強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好。建筑陶瓷衛(wèi)生陶瓷二、化學(xué)化工瓷用于化工、制藥、食品等工業(yè)及試驗(yàn)室中的管道設(shè)備、耐蝕容器及試驗(yàn)器皿等，通常要求耐各種化學(xué)介質(zhì)腐蝕的力量要強(qiáng)。三、電工瓷主要指電器絕緣用瓷，也叫高壓陶瓷，要求機(jī)械性能高、介電性能和熱穩(wěn)定性好。絕緣瓷瓶改善工業(yè)陶瓷性能的方法：參加MgO、ZnO、BaO、Cr2O3等或增加莫來(lái)石晶體相，提高機(jī)械強(qiáng)度和耐堿抗力；Al2O3、ZrO2等提高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；參加滑石或鎂砂降低熱膨脹系數(shù)；SiC提高導(dǎo)熱性和強(qiáng)度。幾種一般陶瓷的根本性能特種陶瓷☆教師提示：重點(diǎn)內(nèi)容如壓電陶瓷、磁性陶瓷、電容器陶瓷、高溫陶瓷等。