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1、第一章作业与思考题 (P38)1-1理解、解释和比较下列名词 ：陶瓷、陶瓷工艺、广义陶瓷、狭义陶瓷、传统陶瓷、 电子陶瓷。陶瓷：经过成型烧制的工艺的产品陶瓷工艺：制备陶瓷的工艺技术、过程及相关参数广义陶瓷：经过高温热处理的无机非金属材料狭义陶瓷：经过高温热处理的以晶相多晶向传统陶瓷：以天然矿物为原料，具有各种功能的材料电子陶瓷：利用陶瓷材料中，具有优异声光电性能的功能性陶瓷1-2说明陶瓷材料的纯度、合理纯度、影响纯度的因素以及纯度在电子陶瓷中之经济 意义。纯度：包含化学成分、化学计量，影响：原材料，加工过程，合成工艺，性能要求不同，纯度要求不同，纯度越高成本大幅度升高合理纯度：1-3弄潸球磨、

2、振磨、砂磨三者之破碎原理，比较其优缺点，说明其适用场合。球磨：冲击，研磨为主，单台生产能力强，研磨效率较低，物料颗粒大，常用普通陶瓷，适用于原料单一，原料要求不高，大规模，振磨：冲击，研磨为主，单台生产能力弱，研磨效率较高，物料颗粒小，特种陶瓷，实验室广泛使用 ，适用于多品种，要求高，小规模，特种陶瓷，实验室广泛使用，适用于多品种，要求高，小规模砂磨：研磨、粉碎为主，单台生产能力弱，研磨效率较高，物料颗粒小1-4晶态陶瓷粉料的粒形指什么？它由哪些因素决定 ？什么叫等效粒径？粉粒外形愈复杂则其等效粒径愈大，对吗 ？粒形：晶粒的形貌因素：制造合成的工艺，晶体本身的特性等效粒径：将粉粒实际颗粒看作球

3、形。对的，由于外形复杂故测出来的表面积大，所以等效粒径大1-5什么叫陶瓷粉料的表面自由能？如何获得？如何消失？存在哪里？有何作用与意义？表面自由能：陶瓷粉料表面离子比内部多的部分能量消失：烧结过程，晶粒长大与合成，表面能消失存在：存在颗粒或者晶体表面作用与意义：在烧结过程中起主要作用1-8烧结反应制粉与溶液反应制粉之原理有何差别？那一种能得反应均匀之粉料？为什么？两者适用于彳f么场合 ？差别：固相制粉通过质点扩散到界面发生化学反应，反应不均匀，反应时间长温度高液相制粉原子或分子高度均匀混合后反应，反应时间短，温度低，反应产物纯度高均匀：固相反应发生在表面，不均匀场合：固相适用于规模大，产品要求

4、不高的，溶液常用规模小产品要求高1-9陶瓷粉料煨烧的目的何在？如何选择合适的煨烧温度？如何才能使粉料反应比较充分而又不致产生明显烧结？、改变物性，稳定晶型，破坏片层结构煨烧温度：尽可能温度低要求起始原料均匀且够细1-10如何才能使瘠性粉料具有加工时所必须的塑性？试利用胶体化学的原理说明陶瓷浆料的悬浮、凝聚与稀释之过程，以及控制P值所起的作用。加入有机或无机的粘合剂，必要时加入增塑剂润滑剂1-11塑化剂中各成分所起的作用如何？为什么有些塑化剂中可不用增塑、润滑剂，而有些又非用不可？作用 塑化剂包含结合剂、增塑剂、润滑剂，结合剂 是各种物料粘合在一起，形成具有一定强度和形状的物品。增塑剂润滑剂有些

5、不加是因为本身就能保证物料润湿，有些不行，所以需要加入小分子增强润湿性1-12试述陶瓷粉料造粒的作用与意义。目的获得气体少，流动性良好的粉料，才容易获得合格的胚体。否则容易出现成1-13陶瓷粉料粉碎的目的何在 ？为什么说它是一种能量转换过程？现有的粉碎手段中那种最好？试从能量转换角度加以讨论。还可能有那些更理想的粉碎手段？目的 使物料表面积更大，表面积更大，表面能更大，活性更强能量转换过程 本质上是部分机械能转化成了物质的内能。现有最好的粉碎：球磨，振磨，砂磨更理想的粉碎：根据产品需求不同选择合适的技术1-14什么叫溶胶-凝胶技术？这种技术有什么优越性 ？适用于什么场合？溶胶-凝胶技术：将反应

6、物制成溶胶，保证反应物之间以原子或分子状态均匀混合，在处理为凝胶方便后续处理，纯度高，化学计量准确优越性：纯度高，化学计量准确场合2-1对陶瓷坯体有哪些要求 ？$口何评价陶瓷坯体的质量 ？粉压坯体密度不一致的原因何在？如何提高其均匀性？坯体质量与成型压强的关系如何？要求：强度、密度比较高，稳定性好，尺寸的准确性较好压制过程中，压力传递不均匀，提高配体均匀性可通过两个方面，胚体厚度薄，密度 均匀性会好点，可以采取大幅度提高压力，以及多向加压，使最小的压强达到要求压强评价质量：强度密度高，强度密度均匀性比较好，尺寸准确性，形状正确性关系：压强足够高时密度和强度才能达到要求，压强过高可以保证较厚的2

7、- 2塑法成型的工艺特点是什么？对粉粒与浆料有何要求 ？试从坯膜质量、工艺难度、经济效能等方面评价挤膜成型与轧膜成型。常用于有回转中心的产品，利用了泥料的塑性的特点，要求有粉粒要粗一点，方便成 型，浆料需要塑性比较好，含水量适宜。生产薄片时挤膜成型，得到的陪末质量得不到较好保证，工艺难度大，经济效益差，扎模成型相对简单2- -3流法成型对粉粒和浆料的要求与塑法成型有何差别？影响流延膜厚的因素哪些?应如何控制膜厚？流法成型，为了得到超薄片，颗粒细，均匀性好，对称性好，料浆流动性良好，以及 较高的固体含量。控制厚度时，是浆料的流动性，刮刀和有机载体的间隙高度，有机载体 的速度，胚料中加的有机物数量

8、。2-4热压铸工艺有何独到之处 ？式从工艺繁简、能量消耗等方面，对热压铸工艺进行评价。形状复杂，尺寸精度要求比较高的产品，程序繁琐，成品率低，其他方法无法取代2- 5有哪些成型方法可以生产带状膜坯？式比较其优缺点与适用场合。扎模成型优点缺点适用场合0.5-0.8mm片状产品流法成型优点缺点适用场合超薄片陶瓷坯体2- 6坯膜厚度薄化有何意义和必要性？对电子工业将带来什么好处 ？当代工艺水平能生产多薄的坯片 ？坯片薄化受到那些因素限制 ？薄化有止境吗？厚度直接影响了电子器件的微型化和小型化，以及多功能化有重要意义，当代能生产 达到小于10um以下的陶瓷坯体，受到材料本身限制，加工器件的限制，厚度有

9、止境，高 温烧成的晶粒再小一点都很难更不必说坯体3- 2从热力学的角度出发，说明为什么在陶瓷的烧结过程中高温有利于物质传递和成 瓷。从动力学角度出发，高温有利于陶瓷的致密化，有利于烧结过程中材料达到烧结所需 势垒，同时高温也有利于质点的扩散作用。3- 3从物质传递、晶粒长大、二次粒长和固相反应出发，说明陶瓷烧结过程中存在哪几种推动力，其来源，大小及重要性。推动力：表面能（晶界能）、化学能。表面能：取决于粉粒晶粒的大小，晶粒越小，表面能越大，推动力越强，常存在于晶 界，表面处化学能：化学反应释放的能量，新生成的物质也处于很高的能量状态。推动力越大，烧结越容易。3- 7什么叫二次粒长 猊明其在烧结

10、中之作用。从二次粒长的成因及控制方法谈致密陶瓷的获得。二次粒长：二次再结晶，发生在烧结后期的晶粒异常二次长大，对烧结有负面作用二次粒长的成因一般是烧结温度过高，烧结时间过长，颗粒原料大小分布范围广，在 烧结后期出现了少数晶粒大小差异很大，能量差异特别大，部分晶粒生长速度很快，容易 形成气孔。严格控制烧结温度和烧结时间，粉体的分布范围尽量小，尤其是纳米粉体。3-11什么叫活化烧结？有哪些基本类型？其活化作用机理如何 ？有哪些共同之处？为什 么说活化烧结是介乎典型液相烧结与典型固相烧结之间的一种中间形式？为什么由活化烧结所得之晶件，其工作温度可能高于烧结温度？活化烧结：通过加入烧结助剂，提高烧结驱

11、动力，基本类型：加入添加剂形成液相的，通过形成少量液相，少量液相通过一定的溶解沉 淀传递，促进活化；或者加入助剂形成固溶体，来活化晶格，来实现致密化。都是通过提高推动力或者提高传值效率来促进烧结。之所以是固相和液相烧结的中间形式，是因为典型液相是通过粘性流动来实现烧结的过程，烧结效率高，烧结时间短，典型固相烧结时间长，烧结温度低，活化烧结过程中一 部分液相，从活化烧结的温度、时间来看都是典型液相和典型固相的中间状态。一般来说晶件的工作温度是出现大量液相之前的温度，而活化烧结的温度是出现少量液相的过程，所以有可能晶件的工作温度高于其活化烧结温度。3-13在热压烧结过程中，压力是如何促进烧结的，其

12、致密化机理如何？在图3- -69所示的实验结果中如何分析热压压强、热压温度和最终密度间的关系？能否用经验公式表达三者间的函数关系？热压烧结是通过塑性流动传质来促进烧结，可以大幅度提高烧结效率，所以机械能成 为了烧结的部分推动力。烧结压强一定时，烧结温度提高最终密度提高；烧结温度一定时，烧结压强越高，最终密度越高。经验公式需要大量的实验数据支撑。3-14为什么超高热压( 7GPa)能合成前所未有的新物质 ,这对材料科学有何意义 ？实际实验中获得高热压的状态很难，但是一旦获得就很有可能获得拥有优异性能的材料。3-16某气敏元件，需要将半导体陶瓷制成多孔状，以便提高其灵敏度和响应率。试从工艺原理出发

13、，提出一些有利于形成多孔瓷的措施。通常做法是加入成孔剂，石墨或者高分子材料，成孔剂会在烧结过程中燃烧分解或留 下空隙。.4-1陶瓷的自然表面是如何形成的？它与哪些因素有关？何获取表面光洁度高的陶瓷？如果要陶瓷的表面粗糙，应采取哪些措施？成型和烧结形成得，成型和烧结技术有关。通过一定措施获得致密微晶的烧结体再经 过研磨抛光，陶瓷本身气孔少，致密。粗化措施，使用比较粗糙的磨料进行打磨，使用硬 度比较大的固体颗粒以很高的速度喷溅向陶瓷表面4- 3试比较粗糙计法和光泽计法测陶瓷表面光洁度的优缺点？是否有比这两种方法更好的测量原理？粗糙计法：可以直接表征样品的表面粗糙程度或者光洁度，缺点仪器昂贵，操作繁

14、琐，得到的测定结果差异比较大。光泽计法：测量数据一致性较好，不能直接测定样品表面的粗糙度或者光洁度。4- -4哪些方法可以使烧后陶瓷的表面光洁度增加？为什么酸腐蚀的化学处理方法能使高铝瓷的表面状况改进 ？可以用此法去改进所有陶瓷的表面吗？何故？研磨抛光，部分可采用酸碱腐蚀提高光洁度。原因是氧化铝是两性氧化物，酸碱环境 下可以有一定的腐蚀，可以使高铝陶瓷表面光洁度提高，该方法不适用于所有陶瓷，很多 陶瓷材料在酸碱环境下不会有溶蚀现象。4- 5从微观结构.上看，釉与瓷之间有何区别 ？釉中也有晶粒，但釉中有粒界吗？从电子 瓷的角度看釉有哪些主要功能？烧釉时釉料对瓷体的侵蚀过程是什么样的？如何避免这种

15、侵蚀？微观下，釉和瓷有很大的区别，釉以玻璃相为主，其他的像很少，没有粒界，陶瓷是 以晶相为主，同时也有部分玻璃相和气孔，有明显粒界。釉：提高光洁度、强度同时提高 防污防潮能力，从而保证电子陶瓷的优异性能。釉料成分对陶瓷晶相部分进行侵蚀作用， 形成玻璃相，这种侵蚀对黏合有一定好处，但是确实对陶瓷性能有影响，烧结温度适当降低可以减少侵蚀，但是不能完全没有侵蚀，这样釉和瓷不能有效结合。4-8为什么所有陶瓷的抗张强度都远低于其理论值？经过研磨后的陶瓷棒，其截面积比研磨前小但其抗张及扰弯强度都比研磨前高得多，为什么？有哪些方法可以使陶瓷表面强化，这些方法的出发点有何相似之处？陶瓷材料表面存在有大量裂纹，

16、裂纹在外力作用下会有应力集中现象，在局部造成很 大的力，但通过研磨，可以有效减少裂纹，这样应力集中现象减弱。表面抛光和化学腐蚀， 高温熔融都是，减少应力集中，施釉和表面结晶通过事先制作压力，实现表面强化。.低介装置瓷的特点、要求与分类？介电性能比较好，介电系数小，滑石瓷类装置，氧化铝瓷，高热导陶瓷基片.滑石瓷的“老化”原因何在叁口何解决？原因：由于热稳定性差，所以在使用过程中滑石瓷中发生应力作用和应变的结，解决：配方设计上使在烧结前期高温阶段产生玻璃相来包裹住主晶相.氧化破瓷、氮化硼瓷的特性及其优缺点？何故？特性：都属于导热性能优异的装置瓷优点：介电性能好，导热能力强缺点：氮化硼难以烧结，氧化

17、被原料稀缺价格昂贵，粉料有剧毒。原因：以共价键为主的晶体，所以烧结很难.透明陶瓷中引起光散射的因子是什么？它们与哪些因素有关 ？如何才能实现陶瓷的透明化？式以A1202瓷、Y203瓷及Mg0瓷为例加以讨论 ？光散射因子：第二相，气孔，晶界材料本身性质，制备工艺减少光散射因子，选择各向同性晶体， 减少折射，避免第二相的产生， 使晶界比较薄， 尽量没有气孔. SigN瓷、SiC瓷的特点、用途及优缺点 ？都是高温力学性能比较强的结构陶瓷材料，用途：高温结构陶瓷优点：SigN耐腐蚀耐磨，SiC瓷高温力学性能优异，导热率高缺点：难以烧结，SigN导热差损耗大，SiC介电系数小损耗高.电介质材料的导热机制

18、是什么？高热导率晶体应具有哪些结构特点？主要是声子导热共价键很强的晶体；结构单元种类较少，原子量或平均原子量均较低；不是层状结构；高热导率晶体都是由原子量较低的元素构成的共价键或共价键很强的单质晶体或二 元化合物。.高介电容器瓷的特点、要求及主要系列特点：介电系数不大，介电温度系数接近常数主要系列：热补偿性电容器瓷，热稳定性电容器瓷，介电温度系数系列化电容器瓷.所谓电容器瓷的热稳定性及热补偿性意义何在？热稳定性：温度波动过程中，介电系数变化非常小，即电容变化小，保证容抗稳定 热补偿性：补偿谐振电路的阻抗稳定，在信号发射和接受中比较稳定。.含钛陶瓷中钛离子变彳的实质是什么？这种变价对陶瓷的电性能

19、有何影响？如何控制这种变价特性实质：4+钛离子变为3价，钛离子的一个电子的弱素服影响：使介电材料电阻下降，漏导损耗提高使整个电路损耗提高，使电动器损害控制特性：烧结保证充分的氧化，烧结温度控制在较低的状态.何谓弛豫铁电瓷中之展宽效应 ？式从离子作用机制出发，说明不同展宽剂之单独作用与协同作用。晶粒间界是如何对展宽起作用的？所谓“缓冲”的本质是什么？展宽效应：通过一定工艺措施 使居里峰压低，而且要使峰的肩部上举，从而使材料具 有较小的温度系数，又具有较大的介电系数。a位比原来离子小，b位比原来离子大，需要较大热运动能才能使B离子恢复到对称平衡位置，从而摧毁晶体的铁电性展宽作用：晶界是非铁电性，对

20、铁电作用的自发极化作用起到缓冲，晶界数量提高， 即非铁电性比例提高，铁电晶体占比率降低。本质：铁电晶体在自发的极化过程中，当周 围有非铁电晶体没有产生自发极化，铁电晶体自发极化会变得比较容易。.-般说来铁电体的居里点由那些因素所决定？什么原因和哪些因素可以使铁电体的居里点产生移动 ？（成分、应力、晶粒大小 ）居里点：相变温度，受晶体成分、应力、晶粒大小影响居里点移动因素.什么叫做重叠效应 ？在重叠效应的温区内陶瓷具有何种晶格结构？何谓场诱相变？为什么场诱相变时可使铁电体的变得更高？重叠效应：加入添加剂，居里点附近就出现了峰值，铁电晶体中的介电系数会发生位移，多个峰值会发生移动以至于重叠出现典型的异相共层，两种或三种铁电相和非铁电相在电场作用下诱变发生相变在重叠效应范围区间内容易发生诱变相变，当出现重叠效应的温度区间内时，各相之 间自由能差异小，发生相变势能较低。场诱相变表明相之间自由能差异小，发生相变势能较低，相变温度比较低，容易出现 重叠效应，介电系数变得高.工作于高频频段的铁电瓷料应满足哪些介电性能方面的要求？如何从配方及工艺.上使铁电陶瓷满足这种要求 ？要求：在高频下损耗比较小，介电系数比较小，介电温度系数比较小满足要求：大量引入非铁电相使损耗减