精细陶瓷材料课件

2024/1/161第一章绪论1.1陶瓷的定义1.2陶瓷发展简史1.3新型陶瓷材料的定义1.4新型陶瓷材料的特点1.5新型陶瓷材料的分类1.6新型陶瓷材料的用途1.7新型陶瓷材料的发展趋势2024/1/1621.1陶瓷的定义加热土质原料而制成的固体物件。以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎－混炼－成型－煅烧等过程而制成的各种制品。陶瓷学：制造和应用陶瓷制品的技艺及科学。2024/1/1632024/1/1641.2

陶瓷发展简史上古之民，穴居野处，生活中的工作中心都围绕着渔猎饮食，最初迫切的发明需要釜瓮之类的容器。中国原始陶器开始于距今七千年左右

最早的彩陶发源地在黄河流域，集中于陕西的泾河、渭河以及甘肃东部陶轮技术，制陶术已成为一种专门技术。半坡文化的彩陶略晚于大地湾一期文化，纹饰也略为复杂，以几何纹样为主。陕西、河南、山西三省交界地区为中心的庙底沟文化，彩陶花纹则更加富于变化，以弧线和动感强烈的斜线体现变形的动物形象。日常生活中所常见的鱼、鸟、猪以及人类自身都被作为装饰纹样。

原始时代2024/1/165马家窑文化类型的陶瓷，表面都经过打磨外理，器表光滑匀称，以黑色单彩加以装饰。装饰图案以满见长，在钵、盘、碗一类的敞口器物内侧，也都绘有图案。纵观中国彩陶的技术与艺术，历时四千八百年。其实它的上限年代还是个难以考据的迷，随考古发掘的不断进行，可能还会出现不同的新认识。陶瓷发展史其实就是一部人类文明史上无比辉煌的----------------中华发展史。2024/1/166半坡文化彩陶绘有一圈二方连续的猪面纹，连续的猪面巧妙地共用一双眼睛，成功地运用了双关装饰手法。猪面纹细颈壶新石器时期龙山文化的陶器是继大汶口文化发展起来的，是我国新石器时晚期文化的代表距今有4000年历史。鬲(Li)是古代炊具。三足鬲是流行于黄河中下游地区的器型，造型丰满，制作规整。三足器支放稳重，受热面积大。

2024/1/167商、周时期

商代、西周和东周包括春秋、战国，被统称为“夏、商、周时代”，约二千年左右。

社会形态由原始氏族部落发展为奴隶社会，也成为由奴隶社会向封建社会变革的转型时期。各种手工业渐进渐繁，开始有分工制度，制陶业已成为独立的手工业部门。夏、商、周三代的陶瓷品种，大致可分为灰陶、白陶、印纹陶、红陶、原始陶等。日常生活中使用最多的是灰陶，有素面，也有施以简单的绳纹或篮纹，或者彩绘各种复杂图案的。制作胎体过程中用拍、印、刻、堆、划等手法留取肌理效果。器体造型功能依然以饮食器皿为主，有豆、鼎、釜、鬲、觚、斝等等。2024/1/168夏代,人们的活动区域主要在中原一带，据考古发现可断定在河南豫西与山西晋南地区。商代的统治范围有所扩大，因此，在陶瓷工艺上也大量融合了中原以外地区的特征，制陶业从其它农业分工中独立出来。西周在北至北京、南至广东、东抵海滨、西达陕、甘的广大地区，原始瓷器蓬勃发展起来。春秋战国时期在长江中、下游地区出现了大量公、私制陶作坊，其产品上多留有文字铭记，据推测可能与制造者或使用者有关。2024/1/169夏、商、周时代的烧窑技术也有所改进，馒头窑的出现更加改善了窑内的烧成气氛，有利于提高陶器质量。窑炉容积增大，窑室底部可达1.8米；根据不同产品，烧成温度也有所提高。西周以后，窑炉顶部出现了烟囱，对陶瓷烧造技术的改良有着重大意义。这个创举，使燃料的燃烧更加充分，热力更有效利用，还可调节空气和火焰的流速，使火焰性质得以控制，烧成温度可达1200℃

。窑炉的改进，是这一时期出现原始瓷器的重要原因。2024/1/16102024/1/16112024/1/1612空气从喷口处或冷却带入口处进入，废气由烟囱排出，全窑不漏气。古代陶工把窑放成倾斜造成全窑抽力近乎或等于窑内料垛阻力，使全窑处于零压，不漏出热气，也不漏入冷气，使温度比较均匀，得到高质量的陶瓷产品，这与龙窑倾斜放置有重大关系。

龙窑项别窑型坡度（°)窑长(米)容积(米3)大3060~120300中2040~60160~252小2020~40105~1402024/1/1613素面陶壶高37.5cm，泥质褐红陶。口部呈马鞍状，颈部内收，对称双耳与腹部相呼应。有明显地域特色。甘肃康东县出土。

2024/1/1614白陶几体云雷纹瓿(bù)商瓿是一种小型的瓮。此件瓿在腹部纹满云需纹，胎质洁白，制作精细，器形端正。纹饰线条粗细相间，刚柔结合，装饰效果很强，可与同时期的青铜器相媲美。

2024/1/1615口径20.8cm，郑州出土。此件陶盘为二里头文化中最典型的器物，通体表面磨光，素面无饰。

灰陶三足盘2024/1/1616原始瓷甬钟战国浙江宁波出土。由于越国的崛起，东周浙江原始瓷生产进入鼎盛时期，并形成古越人特有的陶瓷工艺。此种造型极其齐整，纹饰精细，制作精湛。

2024/1/16172024/1/1618秦、汉时期

秦赢政13岁继王位，后兼并六国，一统天下，始称皇帝。将以往各藩王制度废弃，分天下为郡县，但至二世胡亥，各处大乱，刘邦起事，破秦灭楚，立国为汉。

秦始皇于即位之初便倾天下之力大兴土木，建造大规模的阿旁宫和陵园。所以，砖、瓦等建材和宫殿内所需陶瓷器皿大量烧造。

1974年在秦始皇陵东侧出土的大量与真人等大的陶制兵马俑，就是秦始皇陵墓陪葬品的一部分。从已发掘的三个俑坑情况可以看出当时的烧陶水平，数量巨大，仅仅挖出一个角落，就有千万之巨；制作精湛，神态各异，造型生动；工艺成熟，如此巨大的作品，几乎没有变形、开裂的问题，原材料使用当地泥土，凝结性、可塑性强。

2024/1/1619窑炉建设：为适应大量烧制建筑用陶和象兵马俑那样的大型物件，使窑室规模增大，普遍增加了一至三倍。窑炉所设烟囱多已移到后部。特别是窑床前高后底（约为7º坡度）的特殊设计，是一项创造性改革，使窑室内温度不均的问题得以改善。当时，与罗马及欧洲有着密切的贸易往来,受罗马及欧洲人制造琉璃技术的影响，所制器物的表面被广泛施釉。2024/1/1620汉代是中国陶瓷历史上的一个重要转折点。汉代的陶瓷器，造型浑厚而饱满，许多器形模仿铜器造型。器物表面施釉烧成温度约在950℃至1000℃之间，为低温釉，所以今天所见到的汉器表面出现有细微碎纹。汉代为止，我国北方使用的馒头窑已基本达到比较完善的地步。此时比较成熟的龙窑已在南方出现，增大窑室的同时也缩短了烧成时间。

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树木双骑纹半瓦当战国山东临淄出土。该瓦当为泥质灰陶，中央一棵长春树，顺向行走两个骑马人物，这种形象在这一地区出土的瓦当当中比较普遍。

2024/1/1622红陶仓楼东汉承循儒教，明器多摸仿仓井楼阁、人兽车马等，都加以缩微，制成模型，以供死者居住、调遣、食用。

2024/1/1623魏、晋、南北朝时代

三国、两晋、南北朝是从公元200年至581年。公元200年曹丕废了汉献帝自立为王，国号“魏”；第二年刘备在四川建立蜀汉政权；公元229年，孙权在建业（现南京称帝)，国号“吴”，史称“三国”。

从公元263年魏灭蜀以后，连年战乱，北方出现了五朝十六国的局面。西晋灭亡之后。许多门阀士族渡江南下，先后建立了宋、齐、梁、陈四个朝代，史称“南朝”，与同时代北方的北朝统称“南北朝”。

2024/1/1624三国、两晋时期，江南陶瓷业发展迅速，相继在萧山、上虞、余姚一带出现了越窑、瓯窑、身窑等著名窑址。所制器物注重品质，加工精细，可与金、银器相媲美，成为当时名门望族的日用品。相对而言，我国北方生产瓷器的年代略晚。制瓷业的出现一直拖至了北朝时期。但这一时期却令人惊喜地出现了一种独特的、而且对后世有深远意义的陶瓷品种，这就是白瓷。

2024/1/1625在我国，众所公认的、真正意义上的瓷器－－白瓷出现当在东汉时期。坯体由高岭土或瓷石等复合材料制成，在1200℃至1300℃的高温中烧制而成，胎体要求坚硬、致密、细薄而不吸水，胎体外面罩施一层釉，釉面要光洁、顺滑、不脱落、剥离。

长江中下游的广大地区具有丰富的原材料资源，又富有燃料资源，所以这一地区的制陶业发展很快，出现了众多而且面广的窑址。瓷器的产地俗称“窑口”，比如越窑，又称“越州窑”，从东汉时期开创，至北宋衰落。其基本部分在浙江宁波、余姚、绍兴、萧山一带。主要特点是：胎质细密、呈青灰色；釉质莹润，具有玉质感，釉色深绿，色泽纯正，坯釉结合紧密。瓯窑，在温州一带。特点：胎质白中泛灰，釉层较薄，釉色淡青，透明度高，有细小开片，易脱落。再如江西的洪州窑、湖南的岳州窑、江苏宜兴窑等等。

2024/1/1626青瓷釉最初是用瓷石与草木灰混制而成，风化程度差的瓷石一般含有大量助熔剂，常用来做釉，草木灰的作用是引入CaO成份，经过高温烧制与瓷石相互作用形成钙质釉。青瓷自东汉晚期出现以后，经过三国、两晋、南北朝，在坯、釉质量上产生了不同程度的提高，但由于瓷石原料分布地域广泛，原料成份含量多有不同，所以这一时期的瓷器釉色和质感有较大差异。越窑晋瓷，工艺多为上乘，釉色高古，质地醇素，极具品味。由于当时的工艺水平，所生产出的陶瓷在釉色上发生很丰富的变化，青色中有偏绿的、偏黄或偏灰的，与釉料成份、烧成火焰都有很大关系。2024/1/1627由于南方广大地区战乱较少，社会秩序也就比较安全，中原地区大批员纷纷南下，其中也不乏陶瓷业技工。而北方地区处于萧条境地，陶瓷业还不及汉代发达，对窑炉的使用也极少改进，仍延用圆形馒头窑。在南方，窑炉有了很大发展，龙窑结构被进一步改良。窑床长度达十余米，为解决龙窑窑室内抽力大、火焰速度过快的问题，这一时期发明了起缓解作用的“挡火墙”，可更有效地调节窑内抽力和温度。经测试，这一时期的瓷器都是在弱还原焰中烧成，烧结程度较好，烧成温度可达1300℃左右，达到了现代瓷的质量水平，这无疑是与龙窑结构的改进和烧成技术的提高密不可分。

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三国江苏南京出土，现藏南京市博物馆。褐色的釉下彩饰，透过黄青色釉呈现出神秘的色彩效果；飘动的云气纹疏密有致地交织着，与贴饰在两侧的佛像相协调。

青瓷褐彩壶2024/1/1629

东晋褐斑装饰手法在三国时就偶有出现，东晋时比较盛行。它以铁为着色剂在施青釉的坯体上点彩，烧成后形成铁锈状小斑点。一般点饰部位在口没处、肩部、或系环上，使器物醒目别致。

褐色点彩盘口壶2024/1/1630

三国浙江地区瓷石原料分布很广，烧成温度一般在1270℃～1300℃左右，烧结程度较好，釉面均匀。青瓷提梁罐2024/1/1631达摩立像

高30厘米，底径1~12厘米。胎白质细，釉面滑润，白中闪黄，呈奶白色，胎体厚重坚实。光头，颧骨立耸，两眼暴突，浓眉阔鼻。两耳内中，皆有穿孔，以利透气焙烧，眉毛鬓须皆卷曲，双耳下垂几至肩部，最突出的是两颗门牙外露。上胸袍领外翻，衣裳下摆向右翻卷，喉结、胸肌、指甲、筋腱皆栩栩如生。立像中空，座底边缘宽2厘米，内壁呈半弧形，上部收敛成圆孔，孔径2厘米，座内满釉，座底露胎。整个塑像赤足而立，身材伟岸，容貌威严，气度轩昂，一手托钵，一手自然指向天外，一派圣僧形象。

2024/1/16322024/1/1633隋、唐时代

杨坚先后兼并了北周和南陈，统一中原，方国号隋，至炀帝而亡。时间不长，但这一时期的陶瓷业却比较发达。这是一个承上（南北朝）启下（唐代）的过渡时期，它预示着一个新的时代风格的开始。陶瓷器造型基本上继承了南北朝的风格，又有所变化，更加饱满。从已经发掘出的隋墓里，我们可看到大量质量较高的白瓷。唐代是被公认的封建社会的鼎盛时代，定都长安，洛阳为陪都。在这两个地方都出土了大量唐三彩，艺术和技术上都非常高超，引起了世界注目。

2024/1/1634据史料记载，唐代的河南府是贡白瓷的重要产区，巩县窑、鹤壁集窑、陕县西关窑等窑址都出产白瓷，同时烧造三彩器和彩釉器。初唐的三彩器以褐赭黄色为主，间以白色或绿色釉，采用蘸釉法，施釉较草率，釉层偏厚，流釉或烛泪状，釉层没有完全烧开，色泽暗淡。盛唐时期，三彩工艺明显进步，在器型品种上，除了器皿以外，出现了大量生动的三彩人俑。这时的三彩釉色润莹，赋彩自然，采用混釉技法，器皿多为内外满釉，色彩有绿、黄、白、蓝、黑等；装饰手法除了刻花、印花外，还广泛使用堆贴和捏塑；装饰内容丰富多彩，花鸟走兽无所不包。2024/1/1635唐三彩器的烧造一般为两个步骤，即素烧和釉烧，它的胎质可分为两大类。一类是红色陶胎，出现于隋和初唐时期一种挂草绿、酱黄色混合釉的红陶制品中，这一品种还不能被看成是真正意义上的唐三彩。另一类是白色陶胎，为瓷土烧成，被认为是典型的唐三彩。这种坯体的特点一是吸水性强，使粘接部件牢固；二是可塑性较强；三是素烧后强度较大；四是胎质白，挂釉后釉色鲜艳。唐三彩器的烧成温度在800~1000℃左右，坯釉膨胀系数基本一致，使坯釉结合良好。2024/1/1636“南青北白”瓷业布局开始于南北朝时期，到唐代形成较为明显而固定的局面。从北朝到唐代这一阶段，我国古代制瓷艺术逐步形成了青釉和白釉两个大的系统，分别沿着不同的方面各自发展。

白瓷的真正成熟期是在唐代，特别是在唐代中晚期，它已成为一个独立体系，与青瓷分庭抗礼。北方烧造白瓷的区域非常广泛，而河北邢窑最为突出。它与南方越州出产的青瓷交相辉映，形成唐时代陶瓷业的两大主流。唐代陆羽在他的《茶经》中用“类银”、“类雪”来形容邢窑白瓷的釉色，其胎、其釉的白度相当成熟。黄河流域瓷窑都多烧白瓷，河南、山西、陕西的广大地区都以烧白瓷为主。2024/1/1637唐邢窑白瓷始于隋，盛于唐，衰于元。根据其胎、釉的化学分析，应属于高铅瓷胎，其釉的化学组成，属于CaO－Al2O3－SiO2系统范围。邢窑的烧成温度一般在1340℃左右，个别的高达1370℃左右，烧成气氛为还原焰。由于唐代的饮茶之风盛兴及朝廷对青瓷的需求量增大，促使唐代的越窑青瓷质量不断提高。尤其是在晚唐时期，形成了以浙江余姚为中心的瓷区，产品胎质细腻，釉层匀净，造型规整，品种丰富。装饰处理上也是以釉色装饰为主流，以素面为主，形成独特风格。刻划花装饰以简洁流畅的线条，廖廖数笔就描绘出当时人们喜爱的荷花、荷叶、牡丹花等花卉，绝无繁琐多余之笔。

2024/1/1638北方均为馒头窑型，一般为直焰馒头窑或者是在窑底上设置台柱，这一时期还出现了原始倒焰窑。窑形都由火膛、窑室、排烟孔、烟囱四部分组成，火焰流向呈现半倒焰式，依靠排烟孔调节燃气的流量；最大的改进是由原来的冷底窑改为热底窑，使窑内温差大大减小，温度分布更加均匀。南方则以龙窑为主，为节省燃料、增加产量，充分利用空气预热，采取了加长窑身和减小窑床倾斜度的办法，在浙江发现的唐初龙窑残长就达40米，宽1.7米，倾斜度10~12º。

2024/1/1639唐代已经生产出釉下彩瓷器，这已是不争的事实。当时的长沙窑又称铜官窑，是我国最早制作釉下彩瓷的地区之一。铜官窑釉下彩装饰以斑点彩饰为主，在青釉瓷器上以褐彩或蓝绿彩料点绘成花草纹样。褐色彩料是以含铁量高的矿物原料为色料，蓝绿彩料是以含氧化铜的矿物原料作色料。

2024/1/1640三彩马

2024/1/16412024/1/1642唐代以邢窑为代表的北方瓷区主要烧制白瓷。这是邢窑的白瓷皮囊壶，便于携带，骑马出游可悬挂在鞍具上，故也称马蹬壶。

白釉马蹬壶2024/1/1643黄釉褐彩鸟纹壶这种器形是长沙铜官窑的典型造型。此壶用釉下彩料生动地绘制了一幅飞鸟觅食图，可以看出工匠不俗的绘画功底。2024/1/16442024/1/1645五代时期

唐代的繁荣最终被唐未的藩镇割据所打破，五代十国则是这种割据局面的延续，中国又进入了一个动荡的时期。这一时期持续五十三年，先后有后梁、后唐、后晋、后汉、后周，史家称为五代。五代并非是统一的中国，其间战乱频仍，山河破裂，约有十国之多，吴、南唐、闽、前蜀、南汉、北汉、吴越、楚、南平相继出现。但令人不解的是，这一时期的陶瓷业却有进步之势，这大概与当时帝王的爱好有很大关系，其中最有影响者为吴越的秘色瓷和后周的柴窑。

2024/1/1646对于秘色瓷的“秘色”，陶瓷史学界一直有很大争议，至今尚无定论。常见的解释有三：一是作“秘密”解释，这种解释来于宋人，认为吴越国的越窑青瓷专供朝廷使用，百姓不得占边；二是青瓷釉色之一种；三作“希奇”之意，为“碧色”的误传而来。从目前见到的所谓秘色瓷来看，其胎质呈灰白色，釉质如脂似玉，清澈碧绿，造型典雅、凝重，可以看出制造者绝对具有较高的文化素养和艺术创造才能。秘色瓷代表了晚唐至五代制瓷工艺的最高成就。

2024/1/1647五代越窑的窑址仍在浙江上林湖地区，而且更广泛地延至上虞、勤县、临海等地区。所制器物总体上继承了晚唐风格，其装饰手法趋于多样化，使唐代单纯追求釉面效果向包括刻花、印花、堆塑、釉下彩等多样手法转化。这一时期出现的另一个著名品种为柴窑，相传是五代周世宗（名柴荣）时所烧造，窑址在郑州。但迄今尚未发现窑址，真正的柴窑器为何种相貌也众说不一。后人以“青如天、明如镜、薄如纸、声如罄”来描术柴窑器的特征。据明代文献记载，当时宫廷中所收藏的珍贵瓷器，把柴窑器推放首位，可见其艺术价值之高。

2024/1/1648白釉执壶五代高21cm，短颈、执柄、长流、圈足。壶内外均施青白釉，光洁匀净，是五代少见的佳作。

2024/1/1649越窑青瓷刻花莲纹碗五代口径19.4cm。这坟饰手法在稍后的宋代被普遍使用。刻花一般与划花配合使用，所以通常称“刻划花”。

2024/1/1650

定窑“官”字款荷叶洗五代定窑创烧于唐，五代时其白瓷己曰趋成熟，已发现有“官”、“易定”等字款的器皿。此洗造型优美自然，是一件五代时期的陶瓷珍品。

2024/1/1651宋代

宋太祖赵匡胤，立国为宋，后被金人所逼，高宗南渡而逃，建都临安，称为南宋，称以前为北宋。中国陶瓷工艺发展到宋代，达到了炉火纯青的成熟阶段，艺术上取得了空前绝后的成就。有代表性的汝窑、定官窑“汁水莹润如堆脂”，象青玉一般的质地；再如钧窑天兰釉，象天空般湛蓝；再如龙泉青瓷的粉青、梅子青等品种，都巧夺天工般地引起人们对美的遐想。所以说宋时代是陶瓷美学的一个划时代时期，至此，一个全新的美学时代到来了。此时官窑辈出，私窑蜂起，最为著名的窑址有定、汝、官、哥、钧等，响应者更是不计其数。

2024/1/1652定窑属宋代民窑，窑址分布于今河北曲阳县一带，唐属定州，故名定窑。创烧于唐代，鼎盛时期在北宋，至元代停止。定窑产品繁多，白瓷为主，兼烧酱釉，黑釉和绿釉。其瓷质精良和纹饰秀美，曾被选入宫廷，定窑是一个比较庞大的瓷窑体系。钧窑是宋代著名窑址之一，可分为官钧窑和民钧窑。钧窑在今河南禹县一带，宋代称钧州，宋初于此设窑，故名。

2024/1/1653汝窑:被人们列为宋代五大名窑之首。宋代的一些文人笔记中就有论述。汝窑在相当长的一个时期内被认为在河南的临汝县，但半个世纪以来，都始终没有找到客观存在的遗址。后经文物工作者的努力，终于在20世纪70年代，在宝丰县清凉寺找到了汝窑遗址，窑以州名。汝窑原为民窑，产品风格近似陕西铜川耀州窑，北宋晚期开始为宫廷烧造高档瓷器。宋徽宗执政时期，汝窑是其烧造史的全盛时期，其产品胎质细腻，灰中泛黄，俗称“香灰黄”，汝瓷釉面有细微的开片，釉下有稀疏气泡；汝窑青瓷釉色淡青高雅，造型讲究，不以纹饰为重。据说汝瓷釉中含有玛瑙成份，所以能呈现出纯净的天青色，玛瑙的主要成份是氧化硅。2024/1/1654哥窑：传说浙江处州人章生一和其弟章生二都是制瓷好手。他们俩人同在龙泉各设一窑，因生一是兄，所以被称为“哥窑”，生二为弟，当然称为“弟窑”，此二窑皆为著名民窑。哥窑的釉色以青为主，铁足紫口，釉面有碎纹而著名，号日“百圾碎”。哥窑瓷器的胎色呈灰色或土黄色，釉色为粉青、青黄、月白、油灰等等，其中油灰色为最常见。主要特点是釉面“开片”，大小不一，纹路颜色深浅不一，器形不同收缩部位也就不一，所以变化万千而又自然贴切。哥窑瓷器上往往出现较粗的裂纹呈现黑色，较细的裂纹出现黄色，前后层次错落，称为“金丝铁线”。哥窑瓷器釉面上的冰裂纹，本来是制造工艺上的缺陷，主要是由于胎体和釉层的膨胀系数不一致所造成的。但这种弊病却形成的一种自然美，成为一种有别于其它品种的独特美。

2024/1/1655官窑：中国陶瓷史上有着不同的涵意。广义上讲，是指有别于民窑而专为官办的瓷窑，产品为宫廷所垄断。而在宋代瓷器中，官窑则是一种专门的指称，专指北宋和南宋时在京城汴梁由宫廷专设窑所烧造的青瓷，汴京即现在的河南省开封一带。官窑器釉色粉青，色调淡雅，不崇尚花纹装饰，以造型和釉色见长。官窑瓷胎中铁分较多，胎色偏紫、褐、黑色，足底不上釉，由于瓷釉的流淌，使口沿处挂釉较薄，显露出带紫色的瓷胎，这就是通常行家所谓“紫口铁足”，这一点成为鉴定官窑器的重要依据。2024/1/1656耀州窑：位于今陕西铜川一带，宋属耀州。始烧于唐代，北宋中期达到鼎盛，金元时期转向衰落。其遗址在50年代和80年代经过两次较大规模的发掘，对耀州窑的产品有了较多了解，其质量较高，影响广泛，以至河南、广西等地都纷纷效仿，形成一个庞大的耀州窑系。耀州窑是宋代北方著名青瓷产地，产品品种丰富，造型多变。其胎色灰白而薄，釉色匀净，青中泛绿，有极细密的气泡；由于胎质中含有铁份，在相应的烧成气氛下，使器底呈现一种姜黄斑块，形成了耀州窑所独有的特征。2024/1/1657景德镇：烧造史可以溯至唐代，原名“昌南”，宋真宗景德年间，该地因制瓷名扬天下而改名景德镇。景德镇窑的产品胎体较薄，原料为当地产的优质瓷石，质地细腻；其釉是由“釉果”和“釉灰”调配而成，烧成过程中流动性较大，所以薄处泛白，积釉处呈水绿色。北宋以后，景德镇窑采用匣钵仰烧的方法，一器一匣，既降低烧窑成本，又提高成品率。

独具风格的景德镇青白瓷，可称天下第一。景德镇还广泛影响了江西的其他窑场，以及安徽、浙江、湖北、湖南、福建、广东、广西等地方，形成一相庞大的“景德镇窑体系”。

2024/1/1658建窑：也是宋代著名窑址这一。它位于福建省建阳县永吉镇，从晚唐、五代始烧青瓷，宋代以烧黑瓷为主，兼烧青白瓷。建窑以生产黑釉茶盏为大宗，这与宋代的“斗茶”风气有关。龙泉窑：在今浙江省龙泉县一带，主要集中在大窑、金村周围。至南宋晚期，除龙泉当地外，浙江庆元、运和等县以及江西吉安、福建泉州等地都烧造龙泉风格的青瓷，形成龙泉窑系。

2024/1/1659由于宋代社会经济和商业贸易的发展，造成了陶瓷业空前繁荣的局面。除了各具风格的一批名窑之外，许多产量较少但具有特色的小型窑场也遍布全国。不仅为宫廷生产御用器皿、为广大人民群众生产日常用品，产品还远输国外，其后，西方人称瓷器为China。2024/1/1660北宋，入宋以后，海外香料多有进口，香薰制作之风也随之更盛。景德镇所制之器最精，上部盖镂有细孔，香烟自孔中飘出。

青白釉薰炉2024/1/1661北宋，高17.8cm。北宋定窑瓷质优良，纹饰秀美，曾被选为宫廷用瓷。此尊造型端庄，是一件高雅的阵设品。

定窑刻花纹尊

2024/1/1662北宋鼓腹、平口、溜肩、肩腹部剔刻缠枝牡丹花纹，剔刻部分留有明显刀痕，与表面光滑釉面形成对比，是定窑产品中极为罕见的酱纹精品。

定窑酱釉剔缠技牡丹花卉纹罐2024/1/1663元朝十三世纪中叶，蒙古帝国以其强大的军事武力，灭宋灭金，入主中原，至1279年忽必烈率大军覆灭了汉族在南方的赵宋政权，进而控制了整个中国的土地。元朝的统治只有九十余年，而且又连年混战，所以从整体上看，元代陶瓷业基本上承袭了前代旧制，除青花、釉里红等品种，没有太多发明。

元代青花、釉里红的出现，使我国在瓷器装饰艺术上进入了一个崭新的时代。在陶瓷装饰艺术发展的历史长河中，没有哪一种装饰类型能达到青花瓷那样影响巨大而且流传深远。青花瓷器的真正全盛时期在明代，制造技术传播至近东、日本等到国，最后传到欧洲。2024/1/1664在景德镇设立了全国唯一一所管理陶瓷产业的机构──浮梁瓷局；再一个原因就是出口量增大，从另一个角度刺激，促进了景德镇的瓷业生产，使景德镇成为全国制瓷中心。元政府意识到发展瓷业并积极对外贸易，对元朝经济有重要意义，是政府增加财政收入的重要途径。元政府建立相应的港口外销管理机构，鼓励对外贸易，使这一时期在瓷器的外销数量、质量等方面，较宋代都有大幅度的增加和提高。在土耳其和伊朗两国的博物馆里，收藏着一些极为珍贵的元青花瓷器，代表着这一时期青花艺术的风格特点。

2024/1/1665钧窑天蓝釉碗口径17cm，口略敛，深腹、小圈足，这是金代钧窑碗类的明显特点。这种造型在日本被广为使用。

2024/1/1666金铁绘亦称“铁锈花”，是以铁为颜料，在涂上化妆土的瓷胎上绘画。其特点为耐腐蚀咏的诗词更增添了几分情趣。

磁州窑铁绘题诗梅瓶2024/1/1667宋末元初，抗元英雄文天祥在家乡招集义军抗击元兵，文天祥的老家就在吉州，所以吉安永和一带遭到血洗报复，吉州窑也随之被毁。待元朝稳定后，吉州窑又恢复生产，外销瓷得到很大发展。吉州窑海涛纹瓶2024/1/1668明朝

明代是我国封建社会趋向没落，资本主义因素开始萌芽的时期。从洪武帝创建大明到崇祯帝上吊殉国，明王朝经历了267年的兴衰。自唐宋以来，瓷器已成为国家财政的重要来源之一，到明代又推向了一个新的高峰，为前代所不及。当时，以景德镇为中心的官窑日益繁荣，大量生产御用器皿和民用瓷器，以质量高、销路广，代表了明代制瓷水平，宋应星在《天工开物》中就有较为详细地描述。

2024/1/1669永乐年间以出产“甜白釉”而著名。这种半脱胎瓷器胎壁极薄，釉面莹净。也叫“填白”，是指在白瓷上可填绘彩饰，以薄胎而有暗花者最为杰出。以后历朝皆有烧制，但都比不上永乐时期的产品，到清代亦有仿制，更非永乐甜白可比。这一时期比较有特点的器形是“压手杯”，敞口折腰，沙足滑底，一般在底部标有“大明永乐年制”或“永乐年制”字样，字体小篆。

到宣德年间，技术上又有所改进，据说御窑厂扩增至五十八座之多。这一时期所生产的青花瓷器，以胎釉精细而闻名，所用青花料主要从国外进口的“苏麻离青”。

2024/1/1670明中期的成化、弘治、正德时期，为另一个陶瓷史上的辉煌时期，在这短短三代五十六年当中，宫廷和民间艺术匠师们创造了一大批空前绝后的艺术珍品。此一时期的青花用料以国产为主，指浙江、云南一带出产的“土青”，也有称“平等青”的。嘉靖一朝的官窑瓷器，产量巨大，是明朝烧造量最大的一个时期。青花料是用进口料与国产“石子青”配合使用的，所以呈现出一种蓝中泛红紫的鲜艳色泽。隆庆朝年份较短，所以传世器物很少。延续嘉靖和前代旧制，继续使用“回青”料。器物造型更加丰富。

2024/1/1671万历中期以后，进口回青料断绝，改用浙江出产的浙料，色彩沉静。彩瓷以青花五彩为主，图案花纹布满全器，效果华丽浓艳。民间窑更加发达，其产品精细程度可与官窑相比美，并大量远销至欧洲。天启、崇祯时期，明朝统治急速走向衰落，御器厂的生产几近停止，今天很少见到官窑款的产品。此一时期民窑生产日益发达，以烧造青花瓷为主，装饰纹样丰富多彩，不受官窑式样规格化的束缚，写意山水、动物人物、诗词书法、几何图形等，造型活泼，画法随意。

在景德镇官窑以外，各地民窑也在蓬勃发展，如福建窑、江西横峰窑、广东广窑、浙江处窑、江苏瓯窑等等。其中以江苏所产的紫砂为最有特色。2024/1/1672紫砂：这一品种的出现，上溯可能很早，各种说法不能一致。真正以紫砂壶的完整形象出现，是从明代正德朝以后。

紫砂壶的出现，与饮茶习惯的改变有很大关系。明人已不再时兴“斗茶”，改烹茶为沏茶，对茶具的要求相对提高。明代正德至万历年间，被认为是紫砂早期鼎盛时期。2024/1/1673明，洪武高32.6cm。釉里红也叫“釉下红”，以铜的氧化物作着色剂，呈色稳定性较差，烧不好会呈灰红或灰而不红。此器红色发色很好，是很难得的珍品。

釉里红缠枝花纹玉壶春瓶2024/1/1674明，永乐高25.2cm。直口、平底。装饰上“白多于青”，具有清爽幽雅的艺术效果，会更多更明显地表现瓷质美。青花折枝双耳扁壶2024/1/1675明，成化所谓国产青花料主要是指江西东平地区开采的“陂塘青”，又称“平等青”。成化时期的青花画法以双勾为主，渲染较淡，整体效果较雅致。

青花法轮云纹瓷缸2024/1/1676清朝

明朝未年，流寇四起，李自成率农民军杀入京城，崇祯皇帝自缢身亡。吴三桂引满清之兵入关，至此满清统治开始，长达二百余年。清代瓷器，仍以景德镇为中心。

康熙时期，逐步将景德镇的御窑厂恢复完善，其产品质量更加好转，比前代还略有进步，所以有人认为清代的陶瓷，应从康熙时期开始计算。康熙瓷器品种繁多，千姿百态，造型普遍古拙，胎体比较厚重，同样大小的器物，要比清朝其它时期的器物要重些。

2024/1/1677珐琅彩、粉彩是这一时期的重大发明。珐琅彩：是国外传入的一种装饰技法，初期珐琅彩是在胎体未上釉处先作地色，后画花卉，有花无鸟是一特征。粉彩：是在康熙五彩的基础上受珐琅彩的影响而产生的新品种，描绘人物服装或植物花朵时，先用含砷的“玻璃白”打底，再在上面用芸香油调合的彩料渲染。其效果较淡雅柔丽，视觉上比五彩软，所以也称“软彩”。

2024/1/1678雍正时期被认为是清季盛世之一，其瓷器生产达到了历史最高水平，制作之精冠绝于各代。

雍正瓷器的款识，官窑早期流行“大清雍正年制”六字三行横排双圆圈或方框竖写楷书款，珐琅彩器多署“雍正年制”或“雍正御制”款。民窑署字较为草率，喜用吉语。

乾隆时期是清代社会发展的顶峰时期。御窑厂内聚集了大量管理人材和能工巧匠，使乾隆朝的烧瓷水平又有所进步。这一时期的产品从技术上讲虽精工细作，不惜工本，但从艺术格调上讲却显繁琐华缛，堆砌罗列，较前朝有衰退之迹象，成为清季制瓷业的一个转折点。

2024/1/1679乾隆时期，粉彩完代取代了五彩，但产品质量不如前代。在粉彩器皿上讲究用镂空、堆塑的装饰手段，辅以“轧道工艺”和开光、剔刻等等。有署“古月轩”的珍贵瓷器，是以乾隆宫中古月轩命名的，从景德镇挑选制造精良的素胎进京，命内庭供奉绘画高手绘画，于京城设炉烘烤而成。嘉庆时期，国家太平，各行承袭旧制，不思进取。景德镇御窑厂已无督陶官，改由地方官员兼管，嘉庆后期开始，工艺日趋衰落，产品多显粗糙笨拙之象。

道光瓷器的造型特点比较明显。一是外型比较笨拙，缺乏灵性；二是线型不够圆润，板滞生硬；三是足脊多不平整。装饰图案中的人物形象有形无神，构图零乱，线条纤弱。

2024/1/1680咸丰时期，国力衰败之极，连年兵变，百业俱废。咸丰末年，景德镇官窑厂被损毁，陶瓷业被破坏无余，清代瓷业之败落，莫过于此。同治瓷器以承袭前朝为主，粉彩器以彩色为地，一般以淡黄、淡蓝、淡绿或淡紫为多见。宣统是清代最后一朝。光绪末年至宣统时期，景德镇按西方体制设立了陶瓷公司并设立分厂，研究新法，技术上有所提高，质量样式方面都有改良，但终因时局混乱、经费不足、支撑不了而归失败。所以这一时期所留下的产品数量不多，至今而为稀品。2024/1/1681宣统瓷器量少，但比光绪要规整精细许多。其胎体选料上乘，胎壁轻薄均匀，坯釉结合好，烧结程度较高，叩击声音清脆。从技术角度而言，宣统瓷器的工艺水平较高，具有现代陶瓷工艺的特征。宣统二年，江西瓷业公司筹措资金，成立中国陶业学校，内设本科及艺徒二班，有目的有计划较为系统地培养专业陶瓷人材。此外，山东淄博、江苏宜兴、福建建阳、广东佛山、四川成都、河北彭城等地窑厂也都有产品面市，至民国时期继续烧造。清朝出现了专门论述陶瓷、研究陶瓷的著作，比较有名的如朱琰《陶说》、蓝浦《景德镇陶录》、程哲《窑器说》、唐英《窑器肆考》、寂园《陶雅》、许之衡《饮流斋说瓷》等等2024/1/1682豇豆红细颈瓶清，康熙豇豆红釉色细腻，含有粉质，红色釉面中往往点缀有天然生成的细小绿点，这是鉴定正宗豇豆红的一大标准。然而真正豇豆红绝品被称为“大红袍”，通体无暇。2024/1/1683清，康熙口径57.3cm，盘型硕大。用富丽的色彩绘制了春秋战国时期“伍子胥献宝”故事，人物着明式服装。为五彩人物题材的代表性作品。五彩历史故事盘2024/1/1684斗彩军持清，嘉庆军持也称“群持”、“君稚迦”，是梵语演变而来的。它起先用于佛徒储水或净水，后被伊斯兰教沿用。国中的嘉庆军持极为罕见，是难得的珍品。2024/1/16852024/1/16861.3新型陶瓷材料的定义1、传统意义上的无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，其化学组成大多属于硅酸盐类，其中以陶瓷材料历史最为悠久，故无机非金属材料又称为硅酸盐材料或陶瓷材料。2、无机非金属材料的定义已发生很大扩展，即除金属材料、聚合物材料以外，几乎所有的材料都可称为无机非金属材料。3、除硅酸盐类无机非金属材料以外，非硅酸盐类无机非金属材料(氧化物、非氧化物和其它盐类)发展异常迅猛，这部分材料称为新型无机非金属材料。2024/1/16871.4

新型陶瓷材料的特点⑴晶体结构：主要为离子键、共价键或离子键-共价混合键。⑵化学组成：已不局限于硅酸盐，还包括其他含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳与炭化物、硼化物、氟化物、硫系化物、硅与硅化物、锗、Ⅲ~Ⅴ族和Ⅱ~Ⅵ族化合物等。⑶存在的形态与形状：多样化、复合化、薄膜，纤维，纳米等低维化、单晶和非晶材料越来越重要。2024/1/16881.4.1陶瓷的分类分类概念特点运用范围特种陶瓷用于现代工业和尖端科学技术所需的陶瓷制品结构陶瓷耐磨耐热耐冲击功能陶瓷电磁光生物化学陶瓷陶器坯体结构较疏松,致密度较差的陶瓷制品日用器皿，缸器，建筑卫生装饰用品瓷器坯体致密，基本上不吸水，半透明，断面呈石状或贝壳状。瓷质细腻，玻化程度高

日用餐茶具，陈设瓷及部份工业瓷炻器介于陶器与瓷器之间的一种陶瓷品种日用器皿，建筑卫生用品，工业用品2024/1/1689通俗地讲：用陶土烧制的器皿叫陶器，用瓷土烧制的器皿叫瓷器。陶瓷：是陶器、炻器和瓷器的总称。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料，经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺制成的器物都可以叫陶瓷。“瓷土”在陶瓷与地质文献中有不同的含义。一是把瓷土当作高岭土的同义词；另一种是指含有伊利石或绢云母质的粘土，能单独用来制造瓷器。陶瓷工业中系采用后一种含义，作为陶瓷工业的俗语。我国传统的绢云母质瓷即是主要采用瓷土（或瓷石）来配制而成的。瓷土与高岭土比较，往往云母类矿物、石英及长石等碎屑物较多，反映在化学成分上SiO2含量较高（一般>70%）、Al2O3含量较低（约16~24%）、K2O与Na2O的总量高（约2~8%）。瓷土的耐火度也较高岭土低，是我国制瓷的重要原料。

2024/1/16901.4.2瓷器的分类种

类概念特点长石质瓷以长石作助熔剂的“长石—石英—高岭土”三元系统瓷瓷质洁白，薄层呈半透明，断面呈贝壳状，不透气，吸水率很低，瓷质坚硬，机械强度高，化学稳定性好。适于餐具茶具陈设艺术瓷。绢云母质瓷以绢云母为助熔剂的“绢云母—石英—高岭土”系统瓷具有长石质瓷特点，且透明度更高，有“白里泛青”的传统特点。骨灰瓷磷酸钙助熔剂的“磷酸盐—高岭土—石英—长石”系统瓷。白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，但瓷质较脆，热稳定性差。镁质瓷晶相以“氧化镁—氧化铝—二氧化硅”三元系统瓷良好的电学性能，高的机械强度及热稳定性，用于电工陶瓷材料及高级日用陶瓷，白度好﹑色调柔和。锂质瓷用锂辉石或其它含锂原料代替坯料中长石所制的陶瓷具有高热稳定性，用于耐热器皿及耐热厨房用具2024/1/16911.5新型陶瓷材料的分类2024/1/16922024/1/16941.6

新型陶瓷材料的用途氧化铝陶瓷纺织机械陶瓷电器陶瓷球磨罐耐磨耐腐蚀氧化铝球、衬2024/1/1695氧化铝陶瓷化工行业用氧化铝填料

氧化铝真空管陶瓷氧化铝真空管陶瓷氧化铝瓷管氧化铝瓷片/环2024/1/1696

各种轴、轴套、柱塞、缸套、轴承等类制品。

各种耐高温耐腐蚀耐磨损气流管喷砂管等。

各种耐腐蚀、耐高温、耐磨损的机械零部件、刀片等。

氮化硅产品(Si3N4)2024/1/1697氧化锆产品(ZrO2)

氧化锆陶瓷条\柱塞体\阀芯氧化锆轴承氧化锆陶瓷柱塞体氧化锆压锥体2024/1/1698主要产品有：陶瓷气体悬浮轴承，陶瓷柱塞体、陶瓷模具、陶瓷刀具、陶瓷压锥体、陶瓷缸套等系列产品.

功能:具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度、高韧性等特点。性能指标:1.室温弯曲强度

1005+-21MPa

2.

室温平面应变断裂韧性

Kic10.9+-1.3Mpa√m

3.

莫氏硬度

8.5级

4.体积密度

6.045g/cm3

5.

加工精度误差

≤0.01mm

6.

表面粗糙度值

≤0.4mm

2024/1/1699氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机。2024/1/161002024/1/16101电瓷器件:35KV以下实心棒型、变压器套管、互感器套管、熔断器，瓷瓶以及开关支柱和各种用户要求生产的品种。电子电器瓷件:

广泛应用于各种温控器陶瓷壳体，各种灯具灯头及各类电器，具有耐高压、高温、绝缘强度高，机械强度好等优良的电气性能。九五氧化铝陶瓷件、特种陶瓷件、电器瓷件，电子瓷件，传感器瓷件，陶瓷基片，陶瓷瓷棒，绝缘瓷件，纺织瓷件，高频瓷件（各种颜色）镁瓷瓷件等，专业生产各种陶瓷组装件，舞台瓷头，舞台灯具组装件，瓷座，瓷插件，瓷杂件，生产工业各种陶瓷件等。

2024/1/161022024/1/161032024/1/16104功能陶瓷材料2024/1/161052024/1/161062024/1/161072024/1/16108铁电陶瓷2024/1/16109功能陶瓷的基本性能:是指这一类陶瓷具有的力学、热学、电学、磁学、声学及光学等性能。早期的功能陶瓷主要用做绝缘材料，以研究电介质理论为主。近年来，功能陶瓷已广泛用做功能转换材料，其研究范围扩大到半导体陶瓷材料、导电陶瓷材料、超导陶瓷材料、生物陶瓷材料、复合陶瓷材料、结构陶瓷材料等及其他诸多方面需要的陶瓷材料。2024/1/16110材料的性质与其组成及结构乃至原子的排列息息相关组成和结构又是合成和制备过程的结果材料作为工业产品又必须具备一定的效能以满足特定的使用要求从而取得应有的经济效益和社会效益。先进陶瓷材料的研究和生产，必须了解材料固有性能和使用性能与陶瓷材料组成、结构、工艺的关系和机理。优化、研制、改进和生产符合使用要求的陶瓷材料及其零部件同时也必须熟悉使用的要求，合理地使用这种陶瓷材料，充分发挥其特性。材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能四者之间存在着强烈的相互依赖关系2024/1/161112.1电学性能功能陶瓷的基本电学性质：在电场作用下传导电流和被电场感应的性质。金属是电的良导体，一般陶瓷是电的不良导体，这是材料传导电流的两种极端情况。超导陶瓷和绝缘陶瓷是两个典型的陶瓷实例。2024/1/16112材料导电性质J=

E(2-1)

式中：J为电流密度；E为电场强度；

为电导率

陶瓷材料在电场作用下被感应的性质D=εE(2-2)

式中：D为电位移；E为电场强度；ε为介电常数

陶瓷材料的两个基本电学性质:电导率和介电常数2024/1/161132.1.1电导率

国家标准规定采用三电极系统测量陶瓷材料的体积电阻和表面电阻，再根据陶瓷试样的几何尺寸计算陶瓷试样的体积电阻率和表面电阻率。

低电压作用电阻R和电流I与电压V之间的关系符合欧姆定律(I=V/R)高电压作用三者之间的关系则不符合欧姆定律功能陶瓷材料2024/1/16114国家标准规定：陶瓷试样设为圆片形，其中的一个平面上设有金属保护电极和测量电极，保护电极为环状金属薄层，在该平面的最外端，测量电极在该平面的中部，为圆形金属薄层，两电极中间是没有金属的环状陶瓷表面，另一平面为高压电极，该表面均为金属薄层。设标准陶瓷试样的测量电极面积为S，厚度(测量电极与高压电极的间距)为h。由(2-1)可得陶瓷试样的体积电导率为：

(2-3)

式中，G为试样的电导

由上式可知面积为1cm2，厚度为1cm的陶瓷试样所具有的电导称为电导率，是表征陶瓷材料导电能力大小的特征参数。电导率又称比电导或导电系数，单位为S·m-1(每米西门子)。体积电导率

的倒数ρ称体积电阻率，也是衡量陶瓷材料导电能力的特性参数。2024/1/16115陶瓷材料的表面电阻，不仅与材料的表面组成和结构有关，还与陶瓷材料表面的污染程度、开口气孔和开口气孔率的大小、是否亲水以及环境等因素有关。陶瓷材料的体积电阻率只与材料的组成和结构有关系，是陶瓷材料导电能力大小的特征参数。

2024/1/16116材料电导率(S/m)材料电导率(S/m)ReO3108

NiO10-6

SnO2、CuO、Sb2O3105BaTiO310-8SiC10lTiO2(金红石瓷)10-9LaCrO3102A12O3(刚玉瓷)10-12表2-1某些陶瓷材料在常温时的电导率

各种陶瓷材料或多或少都存在着能传递电荷的质点，这些质点称为载流子。金属材料中的载流子是自由电子，陶瓷中的载流子可能是离子，也可能是电子、空穴或几种载流子共同存在。离子作为载流子的电导机制称为离子电导；电子或空穴作为载流子的电导机制称为电子电导。

2024/1/16117电介质陶瓷主要是离子电导半导体陶瓷、导电陶瓷和超导陶瓷则主要呈现电子电导离子电导和电子电导有本质区别离子电导：离子的运动伴随着明显的质量变化，有些离子在电极附近有电子得失，因而产生新的物质，也就是说发生了电化学反应。新物质产生的量与通过的电量成正比，即遵从法拉第定律电子电导:没有这一效应，其特征是霍耳效应2024/1/16118

电流I通过电子电导的陶瓷试样时，如果在垂直于电流的方向加上一磁场H，则在垂直于I-H平面的方向产生了电场EH，该电场EH称之为霍耳电场，这种现象称之为霍耳效应。

实验证明霍耳效应的产生是由于电子在磁场作用下，产生横向位移的结果。由于离子质量比电子大得多，离子在该磁场作用下，不呈现横向位移，因此离子电导则不呈现有霍耳效应。因此，常用霍耳效应来区分陶瓷材料的载流子主要是电子还是离子。

如果霍耳电场EH的方向与图示方向相反则为空穴电导EHIHc++++

图2-1霍耳效应2024/1/16119能带理论：导体、半导体和绝缘体中的电子能态是不同的。导体：其导电电子是具有空带能态的自由电子。绝缘体：其电子具有满带的能态，该满带与导带相隔一个宽的禁带，一般这种电子是非导电的束缚电子，因此，绝缘体中较少呈现电子电导。离子晶体：室温时，在电场作用下，一般由离子电导引起的电导很小。半导体：具有类似绝缘体的能带结构，但其禁带宽度小，且其禁带中有一定数量的施主能级或受主能级，其中施主能级上的电子是弱束缚电子，容易受外界电场、热、光等的作用，获得较小的能量就可跃迁到空带形成自由态的导电电子。2024/1/16120能带理论指出：满带中电子的空位子——空穴，可看作带正电的质点，与空带中的自由电子一样可参加电导。利用霍耳效应还可以判断导体和半导体中参加导电的是电子还是空穴。常见属于电子电导的化合物材料有：ZnO、TiO2、WO3、A12O3、MgAl2O4、MnO、SnO2、Fe3O4等。属于空穴电导的化合物材料有：Cu2O、Ag2O、Hg2O、SnO、MnO、Bi2O3、Cr2O3等。既有电子电导又有空穴电导的化合物材料有：SiC、A12O3、Mn3O4、Co3O4等。2024/1/16121表2-2一些化合物的禁带宽度化合物名称Mn3O4SiCCu2OFe2O3

-A12O3禁带宽度/eV1.251.51.55~2.22.5化合物名称BaTiO3ZnOMgOBaOTiO2(金红石)禁带宽度/eV2.5~3.23.27.88.43.05化合物名称SrOCaOLi2O

-A12O3(刚玉)禁带宽度/eV9.210.812.87.3~7.8

绝缘陶瓷材料和电介质陶瓷材料主要呈现离子电导。离子电导：一部分由晶相提供，一部分由玻璃相(或晶界相)提供。通常晶相的电导率小于玻璃相，玻璃相含量较高的陶瓷，例如含碱金属离子的电阻陶瓷材料，电导主要取决于玻璃相，其电导率一般比较大。相反，玻璃相含量极少的陶瓷，如刚玉瓷，其电导主要取决于晶相，呈晶体的电导规律，其电导率较小。2024/1/16122玻璃相的离子电导规律：一般可用玻璃网状结构理论来描述。晶体中的离子电导规律：可以用晶格振动理论来描述。晶体由晶格结点上物质微粒不同可分为离子晶体、原子晶体和分子晶体。离子晶体中占据结点的是正、负离子，它们离开结点就能产生电流。原子晶体和分子晶体中占据结点的是电中性的原子和分子，它们不能直接充当载流子，只有晶体中存在杂质离子时，才能引起离子电导。2024/1/16123填隙离子和空位：晶体中晶格结点离子离开结点称为解离，解离后的离子可以进入晶格间隙，形成填隙离子，填隙离子也可以再回到空位上，称为复合，而没有离子存在的空结点叫空位。填隙离子和空位都是晶体缺陷。由热运动形成的本征填隙离子和空位称之为热缺陷，是晶体普遍存在的一种缺陷。杂质也是一种晶体缺陷，这种缺陷称之为杂质缺陷或化学缺陷。离子半径小的杂质存在于晶格间隙中成为填隙离子。杂质离子也可以取代本征离子占据结点，和本征离子一样做热运动，也可形成填隙离子和空位。2024/1/16124在陶瓷的晶相中杂质是普遍存在的。正负填隙离子及其空位、电子和空穴都是带电质点，在电场作用下这些带电质点做有规则的迁移，形成电流。设单位体积的试样中载流子的数目为n，每个载流子所带电荷为q，在电场E作用下，载流子沿电场迁移的平均速度V，则电流密度可表示为：

I=nqV(2-4)并考虑式(2-1)得到：

＝nqX(2-5)X＝V/E(2-6)式中:X为迁移率2024/1/16125迁移率表示在单位电场强度作用下，载流子沿电场方向的平均迁移速度，迁移率的单位为cm2/(s·V)迁移率的大小与化学组成、晶体结构、温度等有关离子的迁移率:l0-8～10-10cm2/(s.V),电子的迁移率:1~100cm2/(s·V)式(2-5)用3个微观值表达了宏观的材料特征参数，并可根据波尔兹曼能量分配定律写出电导率的指数表达式：

σ=Aexp(-B/T)(2-7)

B＝U0/K(2-8)式中：A、B为与陶瓷材料的化学组成和晶体结构有关的常数；U0为活化能；K为波尔兹曼常数；T为绝对温度2024/1/16126载流子为离子时，U0与离子的解离和迁移有关，当载流子为电子时，它与禁带宽度ΔE有关；K=1.38

10-23J/K或K＝0.86

10-4eV/K。上式表示一种载流子引起的电导率与温度的关系。有多种载流子共同存在时，可用多项式表示：

σ＝∑Aj/exp(-Bj/T)(2-9)上式表明陶瓷材料的导电机理可能相当复杂，不同温度范围载流子的性质可能不同。例如，刚玉(Al2O3)陶瓷在低温时为杂质离子电导，高温(超过1100℃)时呈现明显的电子电导。电导率应确切地称作体积电导率，因为表面电导率与材料的表面组成、结构、性质和环境条件等因素有关，只有体积电导率才能真实地表征材料的特性。通常，导体、半导体表面电导率大于体积电导率，绝缘体则相反。2024/1/161272.1.2介电常数介电常数：是衡量电介质材料储存电荷能力的参数，通常又叫介电系数或电容率，是材料的特征参数。设真空介质的介电常数等于1，则非真空电介质材料的介电常数为：同一电场作用，同一电极系统中，非真空电介质比真空介质的情况下，电极上储存的电荷量增加的倍数等于该非真空介质的介电常数。由上式可导出下式：（2-10）式中：Q0为真空介质时电极上的电荷量；Q为同一电场和电极系统中介质为非真空介质时电极上的电荷量。2024/1/16128功能陶瓷的介电常数：数值范围很大，因材料和使用范围和条件的不同而有很大的差异。室温各种功能陶瓷的介电常数大致如下：装置陶瓷、电阻陶瓷及电真空陶瓷：2~12；压电陶瓷：50~20000；I类电容器陶瓷：6~1500；Ⅱ类电容器陶瓷：200~30000；Ⅲ类电容器陶瓷：7000至几十万。(2-11)式中：C为试样的电容量；h为试样两电极之间的距离；S为电极的面积；

0＝0.25π

9

1011F/cm，即真空介电常数2024/1/16129(1)位移式极化

位移式极化：是电子或离子在电场作用下的一种弹性、不消耗电场能量、平衡位置不发生变化、瞬间就能完成、去掉电场时又恢复原状态的极化形式。电子位移极化和离子位移极化。材料介电常数的差异是由其内部极化机制决定的。理论分析和实验研究证实：陶瓷中参加极化的质点只有电子和离子，这两种质点在电场作用下以多种形式参与极化过程。2024/1/16130①电子位移极化

组成陶瓷介质的基本质点：是由原子核和电子组成的离子(或原子)。在没有外界电场作用时，离子(或原子)的正负电荷中心是重合的。在电场作用下，离子(或原子)中的电子向反电场方向移动一个小距离，带正电的原子核将沿电场方向移动一更小的距离，造成正负电荷中心分离，外加电场取消后又恢复原状。这种电荷中心分离的现象称电子位移极化。是离子(或原子)内部发生的可逆变化，不以热的形式损耗能量，所以不导致介质损耗。其主要贡献是引起陶瓷材料介电常数的增加。电子位移极化建立的时间仅为10-14~10-15s，小于1015Hz,相当于可见光频率的外加电场频率作用于陶瓷材料，都将产生这种形式的极化。存在于一切陶瓷材料之中，使材料的介电常数增加约为1到几十。2024/1/16131②离子位移极化

离子位移极化：在电场作用下，陶瓷介质中正负离子在其平衡位置附近，发生与电子位移极化相类似的可逆性位移，形成离子位移极化。离子位移极化与离子半径、晶体结构有关。有些特殊的晶体结构，如四方晶系的某些晶体结构(如金红石型、钙钛矿型等)，可以在仅有电子位移和离子位移极化的情况下提供较大的介电常数，如几十至几百。离子位移极化所需的时间与离子晶格振动周期的数量级相同，约为10-12~10-13s。外加电场的频率低于1013Hz(相当于红外线频率)时，离子位移极化就存在。频率高于1013Hz时，离子位移极化来不及完成，以电子位移极化为主，此时，陶瓷材料的介电常数减小。2024/1/16132（2）松弛式极化这是一种与电子、离子(原子)、分子热运动有关的极化形式。这种极化不仅与外电场作用有关，还与质点的热运动有关。极化是非弹性的、消耗电场能量、平衡位置发生变化、完成的时间比位移极化长、去掉电场时不能恢复原状态的极化形式。陶瓷材料中主要有：离子松弛极化和电子松弛极化。2024/1/16133①离子松弛极化陶瓷材料的晶相中存在着晶格缺陷，形成了一些联系弱的离子，玻璃相中也存在一些弱联系离子(如一价金属离子)。弱联系离子受热运动起伏的影响，从一个平衡位置迁移到另一个平衡位置。在正常状态下，离子向各个方向迁移的几率相等，所以整个陶瓷介质不呈现电极性。在外加电场作用下，离子向电场方向或反电场方向迁移的几率增大，使陶瓷介质呈现电极性即发生离子松弛极化。2024/1/16134离子松弛极化不同于离子位移极化，是在外加电场作用下的同时，还受离子的热运动影响，离子从一个平衡位置迁移到另一平衡位置而产生的。即作用于离子上与电场作用力相对抗的力，不是离子间的静电力，而是不规则的热运动阻力，极化建立的过程是一种热松弛过程。离子松弛极化与温度有明显的关系，因而介电常数与温度也有明显的关系。离子松弛极化对材料的介电常数的贡献较大，介电常数可提高到几百至几千，甚至更大。离子松弛极化建立的时间约10-12～10-9s。在高频电场作用下，离子松弛极化往往不易充分建立起来，因此，表现出其介电常数随频率升高而减小。同时，由于极化过程滞后，电场的变化导致介质损耗增加。2024/1/16135②电子松弛极化晶格热振动、晶格缺陷、杂质的引入、化学组成的局部改变等因素都能使电子能态发生变化，出现位于禁带中的电子局部能级，形成弱束缚的电子或空穴。例如一个负离子空位俘获了一个电子形成的“F-心”，该电子处于禁带中距导带很近的施主能级上。“F-心”的弱束缚电子为周围结点上的阳离子所共有，在晶格热振动过程中，吸收很少的能量就处于激发状态，连续地由一个阳离子结点转移到另一个阳离子结点。电子松弛极化：在外加电场的作用下，弱束缚“F-心”电子的运动具有方向性，而呈现极化，这种极化称为电子松弛极化。钛质陶瓷、钛酸盐陶瓷及以铌、铋氧化物为基础的陶瓷中存在着电子松弛极化，电子松弛极化建立的时间约需10-12～10-9s。2024/1/16136(3)界面极化界面极化：与陶瓷体内部电荷分布状况有关的极化形式。陶瓷体内的电荷又称空间电荷或容积电荷。其形成的原因是由于陶瓷体内普遍存在的不均匀性和晶界、相界的界面。由于界面两边各相的电性质(电导率、介电常数等)不同，在界面处会积聚起空间电荷。不均匀的化学组成、夹层、气泡是宏观不均匀性，在界面上也会发生空间电荷积聚。某些陶瓷材料在直流电压作用下发生电化学反应，在一个电极或两个电极附近形成新的物质，称形成层作用，使陶瓷变成两层或多层电性质不同的介质。这些层间界面上也会积聚空间电荷。2024/1/16137各种界面上积聚电荷的结果，使电极附近电荷增加，呈现了宏观极化。这种极化可以形成很高的与外加电场方向相反的电动势——反电动势，因此这种宏观极化也称为高压式极化。由夹层、气泡等形成的极化则称夹层式极化。高压式和夹层式极化可以统称为界面极化。空间电荷积聚的过程是一个慢过程，所以这种极化建立的时间较长，大约从几秒至几十小时。界面极化：只对直流和低频下介质材料的介电性质有影响。2024/1/16138(4)谐振式极化谐振式极化：陶瓷中的电子、离子都处于周期性的振动状态，其固有振动频率为1012~1015Hz，即红外线、可见光和紫外线的频段。外加电场的频率接近此固有振动频率时，将发生谐振。电子或离子吸收电场能，使振幅加大呈现的极化现象。电子或离子振幅增大后将与其周围质点相互作用，振动能转变成热量，或发生辐射，形成能量损耗。显然这种极化仅发生在光频段。2024/1/16139(5)自发极化自发极化：是铁电体特有的一种极化形式。铁电晶体在一定的温度范围内，无外加电场作用时，由于晶胞结构的原因，其晶胞中的正负电荷中心不重合，即原晶胞具有一定的固有偶极矩，这种极化形式称为自发极化。自发极化的方向随外电场方向的变化而发生相应变化，晶体的这种性质称为铁电性。铁电陶瓷：通常多晶体晶粒分布混乱，晶粒之间为晶界组成物，因此宏观上各晶粒的自发极化相互抵消，不呈现有极性。铁电晶体中存在自发极化方向不同的小区域，自发极化方向相同的小区域称为“电畴”，这是铁电晶体的特征之一。2024/1/16140表2-3各种极化形式的比较极化形式具有此种极化的电介质发生极化的频率范围和温度的关系能量损耗电子位移极化一切陶瓷介质从直流到光频无关没有离子位移极化离子组成的陶瓷介质从直流到红外线温度升高、极化增强很微弱离子松弛极化离子组成的玻璃、结构不紧密的晶体及陶瓷从直流到超高频随温度变化有极大值有电子松弛极化钛质瓷及高价金属氧化物基础的陶瓷从直流到超高频随温度变化有极大值有自发极化温度低于居里点的铁电材料从直流到超高频随温度变化有特别显著的极大值很大界面极化结构不均匀的陶瓷介质从直流到音频随温度升高而减弱有谐振式极化一切瓷介质光频无关很大极性分子弹性联系转向极化、极性分子松弛转向极化有机材料从直流到超高频随温度变化有极大值有2024/1/161412.1.3介质损耗陶瓷介质在电导和极化过程中都有能量消耗，不可避免地将一部分电能转变为热能。在这个过程中，单位时间所消耗的电能称之为介质损耗。在直流电场作用下，陶瓷介质的介质损耗仅仅由电导过程引起，也就是说陶瓷介质的介质损耗取决于材料的电导率和电场强度，由下式表示：即电场强度一定时，陶瓷材料的介质损耗与该材料的电导率成正比。在交流电场作用下，陶瓷材料的介质损耗由电导和极化共同引起，实际的陶瓷电容器可等效为一个理想电容器和一个纯电阻相并联或串联组成，其等效电路如下图。(2-12)直流电场交流电场2024/1/16142

图2-2有损耗电容器等效电路及矢量图2024/1/16143损耗角：图中的δ角，是有损耗电容器中电流超前电压的相位角

与无损耗电容器的相位角90

的差值。功能陶瓷的损耗角一般小于1

。由并联等效电路得出：(2-13)式中:ω为角频率；Cp为等效并联电容；Rp为等效并联电阻

由串联等效电路得出：(2-14)式中:ω为角频率；Cs为等效串联电容；Rs为等效串联电阻2024/1/16144由上述两式得出：tgδ的具体意义是有耗电容器每周期消耗的电能与其所储存电能的比值。tgδ是经常用来表示介质损耗大小的量。所以tgδ很小时，Cp≈Cs，Rp

Rs。tgδ的意义可以通过式(2-13)和(2-14)进一步变化看出：式中，Pa为有功功率。即介质损耗的功率；Pc＝U2/Rc＝ωCU2为无功功率。(2-15)应该注意：用tgδ表示介质损耗时必须同时指明测量(或工作)频率。2024/1/16145因为，根据式(2-15)，介质损耗功率：单位体积的介质损耗功率为：(2-16)可见，介质损耗与频率有关。式中

tg

称损耗因数，在外界条件一定时，是介质本身的特定参数。式中ω

tg

称等效电