陶瓷材料的结构学习教案

1、会计学1陶瓷材料的结构陶瓷材料的结构(jigu)第一页，共35页。图2-2 立方(lfng)晶格中的一些晶面 第2页/共35页第二页，共35页。 图2-3 体心(t xn)立方晶胞 图2-4 面心立方晶胞 图2-5 密排六方晶胞 第3页/共35页第三页，共35页。图2-6 单晶体和多晶体结构示意图第4页/共35页第四页，共35页。图2-7 空位和间隙(jin x)原子示意图 第5页/共35页第五页，共35页。图2-8 刃型位错示意图 第6页/共35页第六页，共35页。图2-9 螺型位错示意图第7页/共35页第七页，共35页。晶界处的主要特征：晶界处的主要特征： 原子排列不规则，因此对金属的塑性

2、变形起着阻碍作用，晶界越多，其作用越明显。原子排列不规则，因此对金属的塑性变形起着阻碍作用，晶界越多，其作用越明显。 显然，晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度和硬度也就越高。所以在常温下使用的金显然，晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度和硬度也就越高。所以在常温下使用的金 属材料，一般总是力求获得细小的晶粒。属材料，一般总是力求获得细小的晶粒。 晶界处原子具有晶界处原子具有(jyu)(jyu)较高的能量，且杂质（往往是一些低熔点的杂质）较多，因此其熔点较低，有时还未加热到金属的熔点，晶界处就已先熔化了。较高的能量，且杂质（往往是一些低熔点的杂质）较多，因此其熔点较低，有时还未加热到金属的

3、熔点，晶界处就已先熔化了。 晶界处原子能量较高而容易满足固态相变所需要的能量起伏，因此新相往往在旧相晶界处形核。晶粒越细小，晶界越多，新相的形核率就越高。晶界处原子能量较高而容易满足固态相变所需要的能量起伏，因此新相往往在旧相晶界处形核。晶粒越细小，晶界越多，新相的形核率就越高。晶界处有较多的空位，因此原子沿晶界的扩散速度较快。晶界处有较多的空位，因此原子沿晶界的扩散速度较快。 晶界处电阻较高，且易被腐蚀。晶界处电阻较高，且易被腐蚀。 第8页/共35页第八页，共35页。 总之，实际金属的晶体结构不是理想完整的，而是存在着各种晶体缺陷，并且这些缺陷在不断地运动变化着，金属中的许多重要变化过程，都

4、是依靠(yko)晶体缺陷的运动来进行的，并且金属的许多性能也都与晶体缺陷密切相关。 第9页/共35页第九页，共35页。第10页/共35页第十页，共35页。图2-10 晶格(jn )结构模型第11页/共35页第十一页，共35页。图2-11 两种晶粒大小不同(b tn)的纯铁示意图 综上所述，金属材料的成分、工艺、组织结构和性能之间有着密切的关系。第12页/共35页第十二页，共35页。第13页/共35页第十三页，共35页。图2-12 大分子链的形态(xngti)第14页/共35页第十四页，共35页。图2-13 乙烯(y x)聚合物的立体异构第15页/共35页第十五页，共35页。图2-14 分子(f

5、nz)链的内旋转示意图第16页/共35页第十六页，共35页。图2-15 聚合物三种聚集(jj)态结构示意图第17页/共35页第十七页，共35页。第18页/共35页第十八页，共35页。图2-16 线型非晶态高聚物在恒定载荷(zi h)下的变形-温度曲线第19页/共35页第十九页，共35页。 图2-17 非晶态高聚物在不同温度时的 应力(yngl)-应变曲线 图2-18 高聚物在不同加载速度时的 应力-应变曲线 第20页/共35页第二十页，共35页。 黏弹性:应变与应力同步发生，或应变与应力同时达到(d do)平衡，如图2-19(a)所示。 应变不仅决定于应力，而且决定于应力作用的速率。即应变不随

6、作用力即时建立平衡，而有所滞后，如图2-19(b)所示。图2-19 应力(yngl)、应变与时间的关系 第21页/共35页第二十一页，共35页。蠕变(r bin)（如图220所示）。 图2-20 蠕变(r bin)前、后分子构象变化示意图 应力(yngl)松弛 如图221所示。图2-21 应力松弛过程中分子构象变化示意图第22页/共35页第二十二页，共35页。滞后与内耗 高聚物受周期性载荷时，产生(chnshng)伸-缩的循环应变，如图2-22所示。图2-22 橡胶在一个承载周期中的应力-应变(yngbin)曲线第23页/共35页第二十三页，共35页。图2-23 高聚物的应力(yngl)-应变

7、曲线 B点所对应的屈服应变较大，比金属大得多。 缩颈变形(bin xng)阶段很长，C点所对应的断裂伸长量较大。第24页/共35页第二十四页，共35页。第25页/共35页第二十五页，共35页。陶瓷的典型组织结构包括：晶体(jngt)相（莫来石和石英）玻璃相气相 1.晶体(jngt)相 （1）硅酸盐 硅酸盐基本结构具有以下特点: 构成硅酸盐的基本单元为硅氧四面体结构，如图2-24所示;硅氧四面体只能通过共用顶角而相互结合; Si4+通过 O2-结合， SiOSi的结合键在氧上的键角接近(jijn)于145 ; 稳定的硅酸盐结构中，硅氧四面体采取最高空 间维数互相结合; 硅氧四面体采取比较紧密的结

8、构结合; 同一结构中硅氧四面体最多只相差1个氧原子。 图2-24 硅氧四面体结构第26页/共35页第二十六页，共35页。图2-25 几种典型(dinxng)氧化物的结构第27页/共35页第二十七页，共35页。图2-26 各种( zhn)非氧化合物的结构第28页/共35页第二十八页，共35页。第29页/共35页第二十九页，共35页。图2-28 气孔对陶瓷强度(qingd)的影响 气相是陶瓷内部残留的孔洞，其成因复杂，影响因素多。陶瓷根据气孔率分为致密(zhm)陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔对陶瓷的性能不利，它降低了陶瓷的强度，常常是造成裂纹的根源(图2-28)，所以应尽量降低气孔率。一般普通陶瓷的气孔率为5 %10% ;特种陶瓷在5 %以下;金属陶瓷则要求低于0.5 %。 第30页/共35页第三十页，共35页。第31页/共35页第三十一页，共35页。图2-29 晶格(jn )构造模型第32页/共35页第三十二页，共35页。 总之(zngzh)，陶瓷材料的性能特点是:具有不可燃烧性、高耐热性、高