精细陶瓷工艺学-复习题-总(精简后)

1、名词解释：1. 特种陶瓷：通常认为是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷。2. 粉体：是大量固体粒子的集合。它表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同于固体。正如不少学者认为，粉体是气、液、固三态之外的第四相。3. 粒度：凡构成某种粉体的颗粒群，其颗粒的平均大小被定义为该粉体的粒度。4. 等体积球相当径：某颗粒所具有的体积用同样体积的球来与之相当，这种球的直径，就代表该颗粒的大小即等体积相当径。5. 粉碎：是对于颗粒群体的作用，即被粉碎的对象是粒度及形状不同的颗粒群体，颗粒不能承受外力作用而分成两块以上

2、的破坏现象。6. 固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。7. 直接沉淀法：在溶液中加入沉淀剂，反应后所得到的沉淀物经洗涤、干燥、热分解而获得所需的氧化物微粉，也可仅通过沉淀操作就直接获得所需要的氧化物。8. 凝胶：是胶体质点或高聚物分子相互联结、搭桥所形成的空间网状结构，在这个结构的孔隙中填满了液体。9. 溶胶-凝胶法：是指将金属氧化物或氢氧化物的溶胶变为凝胶，再经干燥、煅烧，制得氧化物粉末。10. 水热法：是指在密封压力容器中，以水或其他流体作为溶媒，在高温、高压条件下制备、研究材料的一种方法。11. 蒸发-凝聚法：是用电弧或等离子流将原料加热至高温，

3、使之气化，接着在具有很大温度梯度的环境中急冷，凝聚成微粒状物料的方法。12. 喷雾干燥法：是将溶液分散成小液滴喷入热风中，使之迅速干燥的方法。13. 成型：是将陶瓷粉料加入塑化剂等制成坯料，并进一步加工成特定形状坯体的过程。14. 压制成型：将经过造粒、流动性好、粒配合适的料粉倒入一定形状的钢模内，借助于模塞，通过外加压力，便可将粉料压制成坯体。15. 堆积密度：是指加压前粉料在模具中自然堆集或经适当振动所形成的填充程度。16. 注浆成型：是使坯料形成流动态的浆料，利用其流动性质来形成特定形状的工序过程。17. 烧结：是一种或多种固体粉末经过成型后，通过加热使粉末产生颗粒粘结，再经过物质迁移使

4、粉末体收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬烧结体的过程。18. 常压烧结：在正常压力下，使具有一定形状的疏松陶瓷坯体经过一系列物理化学过程而变为致密、坚硬、体积稳定、具有一定性能的烧结体。19. 热压烧结：是在高温烧结过程中，对坯体施加足够大的机械作用力，达到促进烧结的目的。20. 热等静压烧结：使材料在加热过程中经受各向均衡的气体压力，在高温高压同时作用下使材料致密化的烧结工艺。填空：1. 影响粉碎的因素很多，但就颗粒的特性对填充的影响主要有 颗粒大小的影响 和 颗粒形状与凝聚的影响 。2. 均一球形颗粒致密填充包括立方最紧密堆积和六方最紧密堆积两种密堆方式。3. 粉体的堆积方式包括 均一球

5、形颗粒的致密填充 、 均一球形颗粒的不规则填充 、 非均一球形颗粒的填充 、 加压紧密填充 四种。4. 粉体中颗粒间存在分子间引力导致颗粒间的引力；颗粒所带异性静电引起的引力；固体桥连；附着水分的毛细管力；磁性力；颗粒表面不平滑引起的机械咬合力六种作用力。5. 影响粉碎的因素主要包括 颗粒大小的影响 和 颗粒形状与凝聚的影响 两个。6. 等沉降速度相当径也称为斯托克斯径7. 显微镜下测得的颗粒径包括：马丁径、菲莱特径和投影面积径。8. 粉体的粒度分布主要通过频度分布和累计分布表征。9. 颗粒粒径包括众数直径、中位径和平均粒径。10. 常见的几种形状因子有Wadell球形度、长短度和扁平度、Ch

6、urch形状因子 。11. 根据制备手段，粉体的制备方法一般分为 粉碎法 、 合成法 两类。12. 根据粉体合成的环境，制备粉体的方法包括 固相法 、 液相法 、 气相法 。13. 固相法制备粉体方法具体包括热分解反应 、 化合反应 、 氧化还原反应法 。14. 球磨包括普通球磨和高能球磨两种方式。15. 球磨制粉包括四个基本要素，分别是：球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质。16. 沉淀法制备粉体包括 直接沉淀法 、 均匀沉淀法 、 化学共沉淀法 三种方法，所采用的沉淀剂一般为 氨水 和 尿素 。17. 溶胶-凝胶法：是指将金属氧化物或氢氧化物的溶胶变为凝胶，再经干燥、煅烧，制得氧化物粉末。18

7、. 控制溶胶-凝胶化的四个主要参数是溶液的pH值、溶液的离子或分子浓度、反应温度和反应时间。19. 为了避免团聚体的产生，我们必须控制 反应温度 、 pH值 、过饱和度 、 沉淀剂滴加方式 、 分散方法 等因素。20. 溶剂蒸发法包括 冰冻干燥法 、 喷雾干燥法 、 喷雾热分解法 三种方法。21. 气相法制备陶瓷粉体主要包括物理气相沉积法和化学气相沉积法。22. 依其形成坯料的性质不同，可分为 可塑成型 、 注浆成型 、 压制成型 三种成型方法。23. 干压成型时，常用的固体塑化剂是 石蜡 。24. 干压成型的加压方式有 单向加压 、 双向同时加压 、 双向先后加压 。25. 等静压成型工艺包

8、括 湿式等静压 、 干式等静压 两种类型。26. 热压铸成型工艺中经常将石蜡作为粘合剂，主要利用了它的高温流变特性。27. 陶瓷烧结体的显微结构包括晶体、玻璃体、晶界和气孔。28. 热等静压烧结工艺（HIP）包括包套HIP和无包套HIP两种类型。29. 氧化锆包括 立方 、 四方 和 单斜 三种晶型，增韧机理有 应力诱导相变增韧 、 微裂纹增韧 、 裂纹弯曲、分叉和架桥增韧 三种。问答：1. 特种陶瓷与传统陶瓷的根本区别是什么？区别在于特种陶瓷是通过严格而准确地控制陶瓷的化学组成、原料的形态、工艺方法、从而控制陶瓷的显微结构，甚至设计和调整材料的显微结构，达到预想的性能。2. 陶瓷粉体处于纳米

9、级时有哪些优势和缺点？（1）降低了材料烧结所需的温度，缩短了材料的烧结时间，材料烧结容易致密。（2）材料晶粒特别是纳米粉体晶粒却极易长大，发生异常生长，对材料的微观结构和力学性能产生巨大的影响3. 化学合成法制备粉体的优缺点？特点：纯度高、粒度可控，均匀性好，颗粒微细。并且可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。合成法可得到性能优良的高纯、超细、组分均匀的粉料，其粒径可达10nm以下，是一类很有前途的粉体(尤其是多组分粉体)制备方法。但这类方法或需要较复杂的设备，或制备工艺要求严格，因而成本也较高。4. 球磨的目的是什么？球磨的目的：（1）提高原料粉的分散度、减小粒度（粉碎细化）；（2）球磨过

10、程可以使各组分混合更均匀（混合均匀）；（3）由于粉末粒度变细，粉末颗粒内部的杂质暴露出来，有利于粉料的净化（除杂）。5. 球磨制粉的2个基本原则：（1）动能准则： 提高磨球的动能（2）碰撞几率准则： 提高磨球的有效碰撞几率6. 球磨的基本原理是什么？基本原理：在球磨过程中，球磨筒将机械能传递到筒内的球磨物料及介质上，相互间产生正向冲击力、侧向挤压力、摩擦力等，当这些复杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时，其细化过程实质上就是大颗粒的不断解理过程；如果粉末的塑性较强，则颗粒的细化过程较为复杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和冷焊等行为，不论何种性质的研磨物料，提高球磨效率的基本原则是一致的。7. 目

11、前测量陶瓷颗粒尺寸的主要方法有哪几种？（1）电子显微镜法；（2）沉降分析法；（3）感应区法；（4）BET法；（5）X射线法。8. 从溶液制备粉体的方法特点是什么？易控制组成，能合成复合氧化物粉末，添加微量成分很方便，可获得良好的混合均匀性，但是必须严格控制操作条件，才能使生成的粉体保持溶液所具有的、在离子水平上的化学均匀性。9. 直接沉淀法和均匀沉淀法在工艺上有何不同？哪种方法产生的粒子更均匀？直接沉淀法是在溶液中直接加入沉淀剂，反应后所得到的沉淀物经洗涤、干燥、热分解而获得所需的氧化物微粉，也可仅通过沉淀操作就直接获得所需要的氧化物。均匀沉淀法，改变了沉淀剂加入方式，不是从外部加入，而是在溶

12、液内部缓慢生成，消除了沉淀剂的不均匀性。用均匀沉淀法制备的粒子更加均匀。10. 请写出均匀沉淀法中尿素的水解反应式。CO(NH2)2 + H2O = CO2 + 2NH311. 请写出用共沉淀法制备Y2O3固溶的ZrO2粉末和ZrO2(3Y)/Al2O3粉末的制备过程。Y(NO3)3+ ZrOCl28H2O 滴加氨水 YOH3/ZrOH4 ZrO2(Y2O3)YCl3/ ZrOCl28H2O/AlCl3 滴加氨水 YOH3/ZrOH4 /AlOH3 ZrO2(Y2O3)/Al2O312. 沉淀法中影响共沉淀的具体因素有哪些？（1）盐溶液浓度；（2）pH值；（3）反应温度；（4）成核；（5）沉淀

13、剂加入方式；（6）母盐和沉淀剂种类；（7）搅拌。13. 爆发式成核与缓慢式成核所制备的粉体粒子有何不同？前者有利于获得细小、尺寸均匀一致的粒子，后者得到的粉体粒子大小不均匀。14. 沉淀法制备粉体，为了避免在沉淀过程中产生团聚体，我们必须控制哪些因素？（1）、反应温度；（2）、pH值；（3）、过饱和度；（4）、沉淀剂滴加方式；（5）、分散方法。15. 形成过饱和溶液有几种方法？（1）、利用溶解度与温度的关系，一般冷却即可；（2）、去除溶剂的方法，进行蒸发浓缩；（3）、利用化学平衡和化学反应，或者改变pH值，或者用络合剂形成络合离子等；（4）、降低溶解度的方法。16. 溶胶-凝胶法制备粉体的优点

14、有哪些？溶胶-凝胶法，尤其是以金属有机化合物为原料时，通过受控水解反应能够合成亚微米级、球状、粒度分布范围窄、无团聚或少团聚且成无定形态的超细氧化物陶瓷粉体，并能加速粉体在烧成过程中的动力学过程，降低烧结温度。17. 溶胶和凝胶的区别溶胶中胶体质点或大分子是可以独立运动的单体，因而具有良好的流动性；凝胶则不同，其分散相质点相互联结，在整个体系内形成三维网络结构，液体被包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度等。18. 粉体干燥的方法包括哪些，其各自的优缺点是什么？ 干燥方法优点缺点常温干燥简单，成本低需要时间长热风干燥干燥速度快，可连续大量

15、处理干燥体需要粉碎红外线干燥可快速加热不适合厚粉体层加热真空干燥能在低温下干燥连续处理困难喷雾干燥能得到造粒粉体，可大量连续干燥需要大型设备，难以得到超细粉体冰冻干燥粉体活性大，能得到超细粉体，粉体组成均匀连续处理困难液体干燥能得到污染少的超细粉，粉体组成均匀需要大量有机溶剂19. 气相法制备粉体与盐类热分级法及沉淀法相比，有哪些特点？（1）金属化合物具有挥发性，容易精制；（2）生成颗粒的分散性好；（3）只要控制反应条件就很容易得到颗粒直径分布范围较窄的微细粉末；（4）容易控制气氛。20. 成型前原料煅烧的主要目的：去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等，从而提高原料

16、的纯度。使原料颗粒致密化及结晶长大，可以减少在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率。完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如-Al2O3煅烧成-Al2O321. 成型用的塑化剂应满足什么使用要求？（1）要有足够的粘结性，以保证良好的成型性和机械强度；（2）经高温煅烧能全部挥发，不留或少留残余杂质；（3）工艺简单，没有腐蚀性，对瓷料性能无不良影响。22. 注浆成型优缺点：优点：坯体结构均匀，适应性强，投资小，适用于形状复杂、不规则的、薄的、体积较大且尺寸要求不严的物件，如花瓶，汤碗，茶壶等。缺点：收缩大，生产时间长，占地面积大，模型消耗大23. 干压成型优缺点分别是什么？干压成型优点是工艺简单

17、，操作方便，只要有合适的压床和模具，即可进行小批量试制，也可组织大批量生产，且周期短，工效高，容易实行机械化、自动化生产，尺寸比较精确，烧成收缩小，瓷件的机械强度和抗电击穿强度液比较高。缺点是必须具备一定的加工设备，并且干压模具的磨损量较大，另一个不足之处就是加压方向只限于轴向，缺乏侧向压力。24. 请描述热压铸成型的主要工艺过程，其优缺点是什么？用煅烧过的熟瓷粉和石蜡等制成料浆，然后在压缩空气的作用下使之迅速充满模具各个部分，保压冷凝，便可脱模得到蜡坯。在惰性粉粒的保护下，将蜡坯进行高温排蜡，然后清除保护粉粒，得到半熟的坯体，然后再经过一次高温烧结才能成瓷。优点：设备简单，操作方便，生产效率

18、高，模具磨损小，寿命长，适合形状复杂，精度要求高的中小型产品。缺点：工序复杂，能耗大，工期长，大而长的薄壁制品不适合。25. 干燥过程的四个阶段（1）加热阶段； （2）等速干燥阶段； （3）降速干燥阶段。 （4）平衡阶段26. 影响陶瓷材料烧结的材料参数:（1）颗粒尺寸大小（2）粉体团聚（3）颗粒形状（4）颗粒尺寸分布27. 烧结与烧成的区别： 烧成包括多种物理和化学变化。而烧结仅仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程，显然烧成的含义及包括的范围更宽，一般都发生在多相系统内。而烧结仅仅是烧成过程的一个重要部分。28. 常压烧结中，添加烧结助剂的作用有哪些？（1）在高温下产生有利于致密化的液相，促

19、成溶解-沉淀过程的产生或形成固溶体，降低烧结温度；（2）降低固相扩散过程的晶界能；（3）抑制晶粒异常长大，使材料显微结构均匀。29. 热压烧结促进致密化的机理有哪些？（1）高温下的塑性流动；（2）在压力下使颗粒重排，颗粒破碎及晶界滑移，形成空位浓度梯度；（3）加速空位的扩散。30. 热等静压烧结的优点有哪些？（1）陶瓷材料的致密化可以在比无压烧结或热压烧结低得多的温度下完成，可以有效地抑制材料在高温下发生很多不利的反应或变化；（2）能够在减少甚至无烧结添加剂的条件下，制备出微观结构均匀且几乎不含气孔的致密陶瓷烧结体；（3）可以减少乃至消除烧结体中的剩余气孔，愈合表面裂纹，从而提高陶瓷材料的密度

20、、强度；（4）能够精确控制产品的尺寸与形状，而不必使用费用高的金刚石切割加工，理想条件下产品无形状改变。31. 微波烧结的优点有哪些？（1）微波与材料直接耦合导致整体加热。 （2）微波烧结升温速度快，烧结时间短。（3）安全无污染。 （4）能实现空间选择性烧结。32. 等离子体烧结的优点有哪些？（1）可烧成难烧结的物质；（2）烧结时间短；（3）烧结体纯度高，晶粒度小，性能优越；（4）可以连续烧结长形制品；（5）装置相对简单，能量利用率高。33. 常用的烧结方法有哪几种，试解释之？总共5种，常压烧结，热压烧结，气氛压力烧结，热等静压烧结，微波烧结。（1）、常压烧结是指在正常压力下，使具有一定形状的

21、疏松陶瓷坯体经过一系列物理化学过程而变为致密、坚硬、体积稳定、具有一定性能的烧结体；（2）、热压烧结是指高温烧结过程中，对坯体施加足够大的机械作用力，达到促进烧结的目的；（3）、气氛压力烧结是一种主要用于制备高性能氮化硅陶瓷的烧结技术，它利用高的氮气压力来抑制氮化硅的分解，使之在较高温度下达到高致密化而获得高性能；（4）、热等静压烧结是使材料在加热过程中经受各向均衡的气体压力，在高温高压同时作用下使材料致密化的烧结工艺；（5）、微波烧结是利用陶瓷素坯吸收微波能，在材料内部整体加热至烧结温度而实现致密化的烧结工艺。34. 请列举出你所知道的工程陶瓷有哪些？氧化铝，氧化锆，氧化镁，氮化硅，氮化钛，

22、氮化硼，氮化铝，碳化硅，碳化钛，碳化硼。35. 晶须补强的陶瓷基复合材料对晶须与陶瓷间的各项性能需要怎样的匹配原则？（1）要求晶须有较高的强度和弹性模量；（2）晶须与陶瓷基体的线膨胀系数相匹配，有时希望晶须的线膨胀系数稍大于陶瓷基体；（3）晶须要求有一定的长径比，晶须的直径应与陶瓷基体的晶粒直径相接近；（4）复合材料中有较高体积分数的晶须，且均匀分散；（5）晶须与陶瓷基体反应较小，陶瓷基体不使晶须的结构破坏。晶须与陶瓷基体应具有物理和化学上的相容性。36. 陶瓷的增韧增强方式？（1）颗粒增韧（2）晶须增韧（3）协同增韧37. 氧化锆表面相变压力增强的方法有哪些？ （1）应力诱发表面四方氧化锆相

23、变；（2）低温处理诱发四方氧化锆相变；（3）从里到外增加单斜氧化锆的浓度梯度；（4）通过反应在表面生成单斜氧化锆。38. 氧化锆有哪几种晶型？用流程图的方式画出相互转变情况？增韧机理包括哪些方面？为什么在烧结氧化锆陶瓷的时候容易出现裂纹？如何防止出现这种情况？氧化锆包括立方、四方和单斜三种晶型，增韧机理有应力诱导相变增韧、微裂纹增韧 、 裂纹弯曲、分叉和架桥增韧三种。无论是相变还是产生微裂纹，都会吸收外加的应力能量，从而提高材料的力学性能。四方ZrO2降低温度到1170时转变为单斜ZrO2，这个转变速率很快，并伴随显著的的体积膨胀（7-9），造成ZrO2制品在烧成过程中容易开裂，生产上需采取稳

24、定措施。通常是加入适量CaO或Y2O3。1、制备氧化锆普遍采用的工艺制备方法有机械方法、共沉淀法、盐类分解合成法、加水分解法。2、稳定氧化锆的性质和用途有哪些？（1）稳定氧化锆耐火度高，比热与导热系数小，是理想的高温隔热材料；（2）稳定氧化锆化学稳定性好，可以用来作为熔炼贵金属的坩埚；（3）纯氧化锆是良好的绝缘体，可作为2000使用的发热元件及高温电极材料；（4）利用稳定氧化锆的氧离子传导特性，可制成氧气传感器，进行氧浓度的检测。4、氧化铝陶瓷（Alumina Ceramics ）是一种以-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，通常以配料中Al2O3的含量来分类，常见的有三种，即- Al2O3、- A

25、l2O33和- Al2O3。5、-Al2O3是氧化铝各种形态中最稳定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。6、蓝宝石和红宝石主要成分是-Al2O3，分别掺杂了少量钛和铁呈现蓝色，掺杂了铬而呈现红色。6、一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有两大类，一类是工业氧化铝，另一类是电熔刚玉。7、工业氧化铝的制备方法有：湿碱法(拜耳法)和干碱法(烧结法)。湿碱法： Al2O3·3H2O+2NaOH2NaAlO2(偏铝酸钠)+4H2O烧结法：Al2O3·3H2O+Na2CO32NaAlO2+CO23H2O8、拜耳法的基本原理：（l）铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝

26、呈氢氧化铝析出，即种分过程。（2）铝酸钠溶液分解氢氧化铝后得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。（3）交替使用这两个过程就能够每处理一批矿石，便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。10、拜耳-烧结联合法可分为并联、串联和混联三种基本流程。11、使陶瓷具有透光性，必须具有下面的条件：（1）致密度要高（2）晶界上不存在空隙，或空隙大小比光的波长小得多（3）晶界没有杂质及玻璃相，或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小（4）晶粒较小而且均匀，其中没有空隙（5）晶体对入射光的选择吸收很小（6）无光学各向异性，晶体结构最好是立方晶体（7）表面光洁程度高12、Al2O3预烧的目

27、的1）使- Al2O3全部转变为- Al2O3，减少烧成收缩。由于工业Al2O3中含有- Al2O3，它在1200 以上将不可逆转地转变为- Al2O3，同时伴有14%左右的体积收缩。为消除这种收缩，在制坯前应对工业Al2O3进行预烧。2）排除Al2O3原料中的Na2O，提高原料的纯度。14、氧化铝陶瓷的性能（1）机械强度高；（2）电阻率高；（3）硬度高；（4）熔点高，抗腐蚀；（5）化学稳定性优良；（6）光学特性；（7）离子导电性。15、生物材料是指以医疗为目的，用于人体组织和器官的修复并代行其功能的材料。16、生物医学材料的分类（1）按材料的物质属性划分：医用金属材料、医用生物陶瓷、医用高分子材料、医用复合材料；（2）按材料的用途进行分类：口腔医用材料、硬组织修复与替换材料、软组织修复与替代材料、医疗器械材料。17、生物材料必须具备的条件（1）良好的生物相容性；（2）良好的化学稳定性；（3）良好的力学条件。18、生物陶瓷包括惰性生物陶瓷、表面活性生物陶瓷、吸收性生物陶瓷、生物复合材料。19、表面活性生物陶瓷特点：生物相容性优良，能与骨形成骨性结合界面，结合强度高，稳定性好，植入骨内具有诱导细胞生长的趋势，逐步参与代谢，甚至完全与生物体骨和齿结合成一