《先进陶瓷材料》PPT课件.ppt

1 先进陶瓷材料 2 1 陶瓷材料的发展概况陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料 它和金属材料 高分子材料并列为当代三大固体材料 3 陶瓷的研究进程分为三个阶段新石器时代先进陶瓷阶段纳米陶瓷阶段 4 新石器时代远在几干年前的新石器时代 我们的祖先就已经用天然黏土作原料 塑造成各种器皿 再在火堆中烧成坚硬的可重复使用的陶器 由于烧成温度较低 陶瓷仅是一种含有较多气孔 质地疏松的未完全烧成制品 5 由于陶瓷的主要原料取之于自然界的硅酸盐矿物 如黏土 长石 石英等 所以可归为硅酸盐类材料和制品 从原始瓷器的出现到近代的传统陶瓷 这一阶段持续了四千余年 6 先进陶瓷阶段20世纪以来 随着人类对宇宙的探索 原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展 从性质 品种到质量等方面 对陶瓷材料均提出越来越高的要求 从而 促使陶瓷材料发展成为一系列具有特殊功能的无机非金属材料 7 如氧化物陶瓷 压电陶瓷 金属陶瓷等各种高温和功能陶瓷 这时 陶瓷研究进入第二个阶段 先进陶瓷阶段 8 先进陶瓷 Advancedceramics 又称现代陶瓷 是为了有别于传统陶瓷而言的 先进陶瓷有时也称为精细陶瓷 FineCeramics 新型陶瓷 NewCeramics 特种陶瓷 SpecialCeramics 和高技术陶瓷 High Tech Ceramics 等 9 在先进陶瓷阶段 陶瓷制备技术飞速发展 在成形方面 有等静压成形 热压注成形 注射成形 离心注浆成形 压力注浆成形等成形方法 在烧结方面 则有热压烧结 热等静压烧结 反应烧结 快速烧结 微波烧结 自蔓延烧结等 10 在先进陶瓷阶段 采用的原料已不再使用或很少使用黏土等传统原料 而已扩大到化工原料和合成矿物 甚至是非硅酸盐 非氧化物原料 组成范围也延伸到无机非金属材料范围 11 此时可认为 广义的陶瓷概念已是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称 12 但是 这一阶段的先进陶瓷 无论从原料 显微结构中所体现的晶粒 晶界 气孔 缺陷等在尺度上还只是处在微米级的水平 故又可称之为微米级先进陶瓷 13 纳米陶瓷阶段到20世纪90年代 陶瓷研究已进入第三个阶段 纳米陶瓷阶段 所谓纳米陶瓷 是指显微结构中的物相就有纳米级尺度的陶瓷材料 它包括晶粒尺寸 晶界宽度 第二相分布 气孔尺寸 缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上 14 纳米陶瓷是当今陶瓷材料研究中一个十分重要的发展趋向 它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论 从性能到应用都提高到一个崭新的阶段 15 2 功能陶瓷的定义 范围和分类 从性能上可把先进陶瓷分为结构陶瓷 Structralceramics 和功能陶瓷 FunctionalCeramics 两大类 16 结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷 现代陶瓷 特别适于高温下应用的则称为高温结构陶瓷 17 目前 常用的先进结构陶瓷有 1 高熔点氧化物 如Al2O3 ZrO2 MgO BeO等 它们的熔点一般都在2000摄氏度以上 2 碳化物 如SiC WC TiC B4C ZrC等 3 氮化物 如Si3N4 BN AlN TiN等 氮化物常具有很高的硬度 4 硼化物 如ZrB2等 硼化物具有很强的抗氧化能力 5 硅化物 如MoSi2 ZrSi等 在高温使用中具有很强的抗氧化能力 18 四 氧化铝陶瓷的性能 用途 1 高强度 高温稳定性 装饰瓷 喷嘴 火箭 导弹的导流罩 19 2 高硬度 高耐磨性 切削工具 模具 磨料 轴承 人造宝石 蓝宝石 20 3 熔点高 抗腐蚀 耐火材料 坩埚 炉管 热电偶保护套等 21 立方氧化锆 22 功能陶瓷是指那些利用电 磁 声 光 热 力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷 现代陶瓷 23 功能陶瓷 电功能陶瓷 绝缘陶瓷 介电陶瓷 铁电陶瓷 压电陶瓷 半导体陶瓷 快离子导体陶瓷 高温超导陶瓷 功能陶瓷的分类 磁功能陶瓷 软磁铁氧体 硬磁铁氧体 记忆用铁电体 光功能陶瓷 透明陶瓷 透明铁电陶瓷 敏感陶瓷 热敏陶瓷 气敏陶瓷 湿敏陶瓷 压敏陶瓷 光敏陶瓷 生物及化学功能陶瓷 载体用陶瓷 催化用陶瓷 生物陶瓷 24 通过对复杂多元氧化物系统的化学 物理及组成 结构 性能和使用效能