陶瓷材料-1-陶瓷材料简介

1、1、陶瓷材料简介 玻璃 陶瓷 是玻璃还是陶瓷？、玻璃、玻璃晶体晶体 玻璃玻璃 冷却速度须使金属不产生晶核也不发生晶核长大须使金属不产生晶核也不发生晶核长大晶体形成温度与时间的关系晶体形成温度与时间的关系冷却速度高于冷却速度高于临界冷却速度临界冷却速度以上时，金属以上时，金属不再发生结晶不再发生结晶C曲线曲线时间Tm温度液体开始结束结晶玻璃、玻璃、玻璃非晶态合金块材制备方法非晶态合金块材制备方法 大块非晶合金主要通过调整成分来获得强的非晶形成能力。大块非晶合金主要通过调整成分来获得强的非晶形成能力。Inoue 等人提出了三条简单的经验性规律：等人提出了三条简单的经验性规律： 合金系由三个以上组元

2、组成；合金系由三个以上组元组成； 主要组元的原子有主要组元的原子有12%以上的原子尺寸差；以上的原子尺寸差； 各组元间有大的负混合热；各组元间有大的负混合热； 为了控制冷却过程中的非均匀形核：为了控制冷却过程中的非均匀形核：一要提高合金的纯度，减少杂质；二一要提高合金的纯度，减少杂质；二要采用高纯惰性气体保护，尽量减少要采用高纯惰性气体保护，尽量减少含氧量。含氧量。、玻璃、玻璃腓尼基人生活在今天地中海东岸 Na2CO3NaHCO32H2O 、玻璃、玻璃原料：纯碱、石灰石、石英原料：纯碱、石灰石、石英主要成分主要成分 Na2OCaO6SiO23000多年前，洲腓尼商船载多年前，洲腓尼商船载着块状

3、的着块状的Na2CO3NaHCO32H2O。由于海水落潮，商船搁浅了，由于海水落潮，商船搁浅了，于是船员们纷纷登上沙滩。有于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块并用几块“天然苏打天然苏打”作为大作为大锅的支架，在沙滩（碳酸钙、锅的支架，在沙滩（碳酸钙、二氧化硅）上做饭。二氧化硅）上做饭。、玻璃、玻璃、陶瓷、陶瓷陶瓷材料的发展可以用五个里程碑和三个技术突破来概括陶瓷材料的发展可以用五个里程碑和三个技术突破来概括新石器时代早期陶器的出现新石器时代早期陶器的出现第一个里程碑第一个里程碑江西万年仙人洞和广西桂林甑江西万年仙人洞和广西桂林甑皮岩两个新石

4、器时代遗址出现皮岩两个新石器时代遗址出现了距今万年左右的陶器。了距今万年左右的陶器。原料与工艺原料与工艺就地取材，烧结温度在就地取材，烧结温度在700左右，造型简单左右，造型简单第二个里程碑第二个里程碑夏代印文硬陶和商、周时代原始瓷的烧制成功夏代印文硬陶和商、周时代原始瓷的烧制成功与陶器的区别与陶器的区别化学组分中含有化学组分中含有Fe2O3，硬陶，硬陶烧结温度在烧结温度在1250左右左右原始瓷内外表面都有原始瓷内外表面都有玻璃釉玻璃釉，但结合不好，易脱落。，但结合不好，易脱落。第三个里程碑第三个里程碑汉晋时期南方汉晋时期南方青釉瓷青釉瓷的诞生的诞生东汉晚期，以浙江越窑青釉瓷的诞东汉晚期，以浙

5、江越窑青釉瓷的诞生标志着中国陶瓷工艺发展的一个生标志着中国陶瓷工艺发展的一个飞跃。瓷与陶的重要区别在于外观飞跃。瓷与陶的重要区别在于外观坚实致密，一般为白色或略带灰色，坚实致密，一般为白色或略带灰色，断面有玻璃态光泽。断面有玻璃态光泽。第四个里程碑第四个里程碑隋唐时期北方隋唐时期北方白釉瓷白釉瓷的突破的突破烧结温度达到烧结温度达到1300以上以上铁含量高于1%就是青色，少于1%就是白色第五个里程碑第五个里程碑宋代到清代彩色釉瓷、彩绘瓷宋代到清代彩色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷的辉煌成就和雕塑陶瓷的辉煌成就自东汉晚期，浙江就烧制自东汉晚期，浙江就烧制透明和单色的青釉瓷，随透明和单色的青釉瓷，随后，从透

6、明到呈乳浊状和后，从透明到呈乳浊状和呈现各种纹样是在工艺和呈现各种纹样是在工艺和艺术上的一次飞跃。艺术上的一次飞跃。唐代出现的唐三彩是另一唐代出现的唐三彩是另一个飞跃；元代以后又有多个飞跃；元代以后又有多种元素被引入彩釉中，这种元素被引入彩釉中，这是又一次飞跃。是又一次飞跃。从陶到瓷主要有三大突破：从陶到瓷主要有三大突破： 一、瓷土的发现和利用一、瓷土的发现和利用 二、二、釉釉的发明和创新的发明和创新 三、烧结温度的提高三、烧结温度的提高、陶瓷、陶瓷、陶瓷、陶瓷1） 晶粒 是陶瓷材料的主要组成相硅酸盐硅酸盐 硅酸盐硅酸盐是传统陶瓷的主要晶相。是传统陶瓷的主要晶相。 氧化物氧化物 氧化物是大多数

7、典型陶瓷，特别是特种陶瓷的主要组氧化物是大多数典型陶瓷，特别是特种陶瓷的主要组成和晶体相。最重要的氧化物晶体相有成和晶体相。最重要的氧化物晶体相有AO、AO2、A2O3、ABO3和和AB2O4等（等（A、B表示阳离子）表示阳离子）。非氧化物非氧化物 是指不含氧的金属碳化物、氮化物、硅化物及硼化是指不含氧的金属碳化物、氮化物、硅化物及硼化物等，它们是新型陶瓷物等，它们是新型陶瓷,特别特别是金属陶瓷的主要晶相和晶体相。是金属陶瓷的主要晶相和晶体相。主主要由高键能的共价键结合，但也有离子键和金属键。要由高键能的共价键结合，但也有离子键和金属键。、陶瓷、陶瓷1)填充晶体相之间的空隙，并将分散的晶相粘结

8、起来，提高材料的致密度；2)降低烧结温度，促进烧结；3)玻璃相粘度高，阻止晶体转变，抑制晶体长大；4)获得一定程度的玻璃特性，如透光性等。美国和欧洲一些国家的文献已将美国和欧洲一些国家的文献已将“Ceramic”一词一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。理解为各种无机非金属固体材料的通称。、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷玻璃的微晶学说玻璃的微晶学说1921年年列别捷夫列别捷夫在研究硅酸盐玻璃时发在研究硅酸盐玻璃时发现，玻璃加热到现，玻璃加热到573时其折射率发生急时其折射率发生急剧变化，而石英正好在剧变化，而石英正好在573发生发生型型的转变。在此基础上他提出玻璃是高分的转变。在此基础上他提

9、出玻璃是高分散的晶子的集合体，后经瓦连柯夫等人散的晶子的集合体，后经瓦连柯夫等人逐步完善。逐步完善。微晶的尺度在微晶的尺度在2nm左右左右、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷透明微晶玻璃微晶玻璃炉具面板、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷反常现象一：反常现象一：有的微晶玻璃不透明有的微晶玻璃不透明在光照条件下：在光照条件下：黑色的材料容易吸热黑色的材料容易吸热金属材料容易吸热金属材料容易吸热为什么？为什么？、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷透不过的光去了哪里透不过的光去了哪里1、转化为晶格振动（晶格热容）、转化为晶格振动（晶格热容）2、将电子激发到高能级（电子热容）。金、

10、将电子激发到高能级（电子热容）。金属的能级连续，所以各种能量的光子来者不属的能级连续，所以各种能量的光子来者不拒，以至于不透明。拒，以至于不透明。3、反射、反射、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷透不过的光去了哪里（透射、透不过的光去了哪里（透射、反射、散射反射、散射）3、- Al2O3单晶体是良好的对红外线、可见光透明的材料。但是以 - Al2O3为主晶相的多晶陶瓷通常并非如此。原因是材料中存在尺度与红外线、可见光波长相当的缺陷（如玻璃相、气孔、杂质相等）、晶界，引起透入光被不断地被散射、反射、折射、干涉甚至被吸收，最后基本被消耗在材料内部。、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷透不过的光去了哪里（透

11、射、透不过的光去了哪里（透射、反射、散射反射、散射）红宝石：主要成分是氧化铝红宝石：主要成分是氧化铝(Al O )。红色来自铬。红色来自铬(Cr)，主要为主要为Cr2O3，含量一般，含量一般0.13%，最高者达，最高者达4%、是玻璃还是陶瓷、是玻璃还是陶瓷透不过的光去了哪里（透射、透不过的光去了哪里（透射、反射、散射反射、散射）主要成分是氧化铝（主要成分是氧化铝（Al O ）。）。蓝色是由于其中混有少量钛（蓝色是由于其中混有少量钛（Ti）和铁（和铁（Fe）杂质所致。蓝宝石的）杂质所致。蓝宝石的颜色，可以有粉红、黄、绿、白、颜色，可以有粉红、黄、绿、白、甚至在同一颗石有多种颜色甚至在同一颗石有多种颜色材料呈蓝色，是由于它反射（激发材料呈蓝色，是由于它反射（激发跃迁），是由跃迁），是