材料加工学陶瓷材料王业飞

1、陶瓷材料Ceramic Materials材料1308班王业飞人面鱼纹盆（新石器早期） 新石器晚期 秦砖 汉瓦 兵马俑三彩胡人牵骆驼俑（现藏故宫博物院）三彩胡人牵骆驼俑（现藏故宫博物院）唐三彩马唐三彩马(现藏故宫博物院现藏故宫博物院)宋代饶州窑（现景德镇窑） 元青花 明初青花 清末青花青花瓷青花瓷天青色等烟雨 而我在等你。主要内容w1.结构和性能w2.几种新型的陶瓷材料陶瓷材料指所有无机非金属材料。是陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。料。第一节 结构和性能一、陶瓷材

2、料的组成特点1、陶瓷材料的相组成特点 陶瓷材料的基本相及其结陶瓷材料的基本相及其结构要比金属复杂得多，它构要比金属复杂得多，它通常由三种不同的相组成通常由三种不同的相组成, ,即晶体相、玻璃相和气相即晶体相、玻璃相和气相（气孔）（气孔）。2.陶瓷材料的结合键陶瓷材料的结合键为离子键（如陶瓷材料的结合键为离子键（如MgO、Al2O3）、共价键）、共价键（如（如Si3N4、BN）及离子键和共价键的混合键。）及离子键和共价键的混合键。离子键离子键无方向性，键强度较高，组成的陶瓷强度高、硬无方向性，键强度较高，组成的陶瓷强度高、硬 度高，但脆性也大。度高，但脆性也大。共价键共价键具有方向性和饱和性，因

3、此共价晶体中原子的堆积具有方向性和饱和性，因此共价晶体中原子的堆积密度较小。共价晶体键强度较高，且有稳定的结构，这类陶密度较小。共价晶体键强度较高，且有稳定的结构，这类陶瓷熔点高、硬度高、脆性大、热胀系数小。瓷熔点高、硬度高、脆性大、热胀系数小。3.陶瓷材料的结构特点陶瓷材料的晶体结构比金属材料要复杂得多，但仍陶瓷材料的晶体结构比金属材料要复杂得多，但仍以立方、四方、六方晶系为主。以立方、四方、六方晶系为主。 离子键晶体的配位数取决于离子半径的大小。离子键晶体的配位数取决于离子半径的大小。配位数配位数离子半径比离子半径比rC/rA 配位多面体配位多面体实例实例20.00.155哑铃形干冰CO2

4、30.1550.225三角形B2O340.2250.414四面体形SiO2、GeO260.4140.732八面体形NaCl、MgO、TiO280.7321.0立方体形ZrO2、CaF、CsCl二、陶瓷材料的性能1、力学性能w硬度高、耐磨性好硬度高、耐磨性好; 1500Hv （淬火钢（淬火钢500800Hv，高聚物，高聚物20Hv）w抗拉强度低，抗压强度较高；抗拉强度低，抗压强度较高； 因表面及内部的气孔、微裂纹等缺陷，实因表面及内部的气孔、微裂纹等缺陷，实际强度仅为理论强度的际强度仅为理论强度的1/1001/200。但抗压。但抗压强度高，为抗拉强度的强度高，为抗拉强度的1040倍。倍。w高弹性

5、模量，高脆性。高弹性模量，高脆性。 E=100400GPa （金属210） 在拉伸时几乎没有塑性，在拉力作用下产生一定的弹性变形后直接断裂。w冲击韧性、断裂韧性低冲击韧性、断裂韧性低 KIC 约为金属的1/601/100 几种材料的断裂韧性材料KIC /MPa.m1/245钢90球墨铸铁2040氮化硅陶瓷3.55w熔点高 一般在2000以上，故陶瓷高温强度和高温蠕变抗力优于金属。w热胀系数小、热导率低 随气孔率增加，陶瓷的热胀系数、热导率降低，故多孔或泡沫陶瓷可作绝热材料。 热振性差。2. 物理性能物理性能第二节第二节 新型陶瓷简介新型陶瓷简介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 金属陶瓷金属陶瓷w按性能分：力按性能分：力 光光 声声 电电 磁磁 热等热等w按用途分：结构陶瓷按用途分：结构陶瓷 工具陶瓷工具陶瓷 功能陶瓷功能陶瓷新型陶瓷优点及应用一：隔热新型陶瓷优点及应用一：隔热 耐高温耐高温航天飞机上的隔热瓦航天飞机上的隔热瓦新型陶瓷优点二高硬度新型陶瓷优点二高硬度 耐磨损耐磨损新型陶瓷材料优点三：绝缘性新型陶瓷材料优点三：绝缘性 新型陶瓷优点四：耐腐蚀新型陶瓷优点四：耐腐蚀检测仪新型陶瓷优点五：生物相容性新型陶瓷优点五：生物相容性脆性、低