材料导论无机非金属

材料导论无机非金属材料导论无机非金属 1 简述无机非金属材料的分类及发展动态 2 如何定义陶瓷材料 陶瓷可分为哪些类 其结构与性能特点 3 陶瓷材料中气孔相的存 在对其性能有什么影响 4 简述陶瓷材料脆性断裂的根源及其增韧 的措施与原理 5 典型氧化物陶瓷 碳化物陶瓷 氮化物陶瓷有哪 些 其各自特点如何 6 简述陶瓷粉体制备方法及特点 7 简述陶 瓷成型加工工艺一般过程 有哪些 比较不同成型工艺的特点 8 什么是玻璃 玻璃与陶瓷的区别在什么地方 1 无机非金属材料分为四大类陶瓷 玻璃 水泥 耐火材料 无机非金属材料工业作为四大材料工业之一为我国的经济建设起着 重要的作用 目前有如下发展趋势 低维化发展 复合化发展 智能化发展 节能 降耗的发展 2 陶瓷定义以粘土 长石 石英为主要原料 经过粉碎 混炼成型 煅烧等工艺制作的产品 陶器与瓷器的总称 广义陶瓷用陶瓷生产方法制造的无机非金属材料和产品的通称 陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷 普通陶瓷包括日用陶瓷 艺术陶瓷和工业陶瓷等 日用陶瓷一般具有良好的白度 光泽度 透明性 热稳定性和强度 工业陶瓷又包括建筑陶瓷 化工陶瓷等 其中以粘土为主要原料制得的是建筑陶瓷 用高龄土为主要原料 用于卫生设施 带釉 化工陶瓷则要求耐高温 耐酸 具有一定强度 特种陶瓷包括结构陶瓷和功能陶瓷等 结构陶瓷原料用纯度较高的氧化物 氮化物 碳化物 硼化物 硅化物等材料精确调配 具有特殊力学 物理和化学性能 功能陶瓷具有特定的电绝缘性 半导体性 压电性 铁电性 磁性 生物适应物性等 3 陶瓷中气相指胚体各成分在加热过程中发生物理 化学作用所生 成的空隙 它的存在可降低材料的强度 是造成裂纹的根源 4 陶瓷断裂根源陶瓷内部和表面所产生的微裂纹 在受到外应力时 快速扩散 目前陶瓷材料的增韧主要通过三个途径 复合 预应力法 相 转变法 增韧原理微裂纹化 相转变 裂缝偏移 裂缝弯弓 金属相造成的 塑性形变 以及纤维或晶须增强的种种机理如应力传递 基体预应 力 界面摩擦 纤维拔出等等 在许多情况想下是多种现象同时发生 增韧是多种机理共同作用的 结果 5 氧化物陶瓷有Al2O3陶瓷 ZrO2陶瓷 BeO陶瓷 MgO陶瓷 Al2O3陶瓷特点强度高 硬度高 熔点高 抗腐蚀 有良好的化学稳 定性 电绝缘性能好 优良的光学特性 碳化物陶瓷碳化硼 碳化硅等 碳化硅特点高硬度 高的耐高温强度 高导热性 抗蠕变性 抗酸 和金属熔体 不抗碱 碳化硼特点工业上不单独使用 以与石墨的复合材料的形式使用 主要用于中子吸收剂和屏蔽材料 氮化物陶瓷氧氮化硅 硅铝氧氮 氮化铝 氮化硅等 氮化硅特点化学稳定性好 抗酸 碱 熔融金属 硬度高 摩擦系 数小 绝缘性和抗热震性好 高温强度高 氧氮化硅特点性能略低于氮化硅 热胀系数较高 在热机械方面有 应用的潜力 氮化铝特点较高的导热系数 机械性能不高 氮化硼特点电子结构与碳相似 可用作磨料或切削刀具 6 化学方法气相法直接利用气体 或者通过各种手段将物质转变为 气体 使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应最后在冷却过 程中凝聚长大形成纳米离子方法 特点粉体纯度较高 团聚较少 烧结性较好 产量低 设备昂贵 液相法选择一种或多种合适的可溶性金属盐类 按所制备的材料组 成计量配制成溶液 使各元素呈分子态 再选择一种合适的沉淀剂 或用蒸发 升华 水解等操作 使金属离子均匀沉淀或结晶出来 最后将沉淀或结晶脱水或者加热水解得到纳米陶瓷粉体 特点设备简单 粉体较纯 团聚少 易工业化 固相法粉体由固相原料制得 有化合反应 热分解 氧化物还原等 方法 特点设备较简单 方便操作 纯度较低 料度分布较广 物理法球磨法粒度分布宽 有污染 气流粉碎粒度分布窄 无污染 设备复杂 批量大 7 陶瓷成型指进一步提高胚体致密度 均匀性或尺寸精度 保证制 品的优越性能 主要成型方法有 可塑性成型 利用泥料的可塑性 将泥料塑造成 各种形状胚体的工艺过程 注浆法成型 即把制备好的陶瓷泥浆注入多孔性的模型内 由于 多孔性的吸水性 在贴近模壁的泥浆先干 泥层达厚度要求时 剩 余泥浆倒出