陶瓷材料详解课件

2.2 陶瓷材料陶瓷材料Ceramics2020年9月28日12.2 陶瓷材料2020年9月28日1陶陶瓷瓷材材料料指指所所有有无无机机非非金金属属材材料料。是是用用天天然然或或人人工工合合成成的的粉粉状状化化合合物物，经经成成型型和和高高温温烧烧结结而而制制成成的多晶固体材料。的多晶固体材料。2020年9月28日2陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物2.2.1 概述概述按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷普通陶瓷又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。一、陶瓷材料的分类与生产（一）分类2020年9月28日32.2.1 概述按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷普通陶瓷又称特种陶瓷是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物。如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。按用途分类日用陶瓷工业陶瓷工程结构陶瓷功能陶瓷2020年9月28日4特种陶瓷是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合高强度陶瓷高温陶瓷压电陶瓷磁性陶瓷半导体陶瓷生物陶瓷按性能可将陶瓷分2020年9月28日5高强度陶瓷按性能可将陶瓷分2020年9月28日5特种陶瓷可按化学组成分为氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷金属陶瓷（硬质合金）2020年9月28日6特种陶瓷可按化学组成分为2020年9月28日6坯料制备通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。（二）陶瓷制品的生产陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制坯料制备、成型、烧结备、成型、烧结2020年9月28日7坯料制备（二）陶瓷制品的生产陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：成型将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。烧结生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。2020年9月28日8成型2020年9月28日8二、陶瓷材料的结构与性能特点陶瓷材料是多多相相多多晶晶材材料料，陶瓷结构中同时存在l晶体相晶体相l玻璃相玻璃相l气相气相各组成相的结构、数量、形态、大小及分布决定了陶瓷的性能。2020年9月28日9二、陶瓷材料的结构与性能特点陶瓷材料是多相多晶材料，陶瓷结构（一）陶瓷材料的结构.晶相晶相晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶瓷的性能起决定性作用。陶瓷中的晶相的结合键为l离子键l共价键l混合键2020年9月28日10（一）陶瓷材料的结构.晶相晶相是陶瓷材料的主要组成相，对氧氧化化物物结构的结合键以离离子子键键为主，又称离子晶体离子晶体。SiSi3 3N N4 4、SiCSiC、BNBN等以共共价价键键为主，称共价晶体共价晶体。氧化物结构的主要特点是氧离子紧密排列构成晶格骨架，组成六方或面心立方点阵，而正离子位于骨架的适当间隙之中。如：CaO、MgO、Al2O3、ZrO22020年9月28日11氧化物结构的结合键以离子键为主，又称离子晶体。2020年9月硅酸盐结构结构很复杂，但基本结构单元为SiO4硅氧四面体，结合键为离子键、共价键的混合键；每个氧原子最多只有被两个SiO4所共有；Si-O-Si的键角为145;SiO4既可孤立存在，亦可通过共用顶点连接成链状、平面或三维网状结构，故硅酸盐材料有无机高聚物之称。2020年9月28日12硅酸盐结构结构很复杂，但基本结构单元为SiO4硅氧四面体2020年9月28日132020年9月28日13有些陶瓷中的晶相也存在同素异构转变。-石英870-鳞石英1470-方石英1713熔融SiO2573-石英163-鳞石英117-鳞石英180270方石英急冷加热石英玻璃SiO2的同素异构转变2020年9月28日14有些陶瓷中的晶相也存在同素异构转变。-石英870-鳞石实际陶瓷晶体与金属晶体一样也存在晶体缺陷，这些缺陷可加速陶瓷的烧结扩散过程，还影响陶瓷性能。晶粒愈细，陶瓷的强度愈高。如刚玉（Al2O3）晶粒平均尺寸为200m时，抗弯强度为74MPa，1.8m时抗弯强度可高达570MPa。陶瓷材料中往往同时存在多种晶相，对陶瓷性能起决定作用的晶相称主晶相，其余为次晶相。2020年9月28日15实际陶瓷晶体与金属晶体一样也存在晶体缺陷，这些缺陷可加速陶瓷玻璃相是一种非晶态固体，是陶瓷烧结时，各组成相与杂质产生一系列物理化学反应形成的液相在冷却凝固时形成的。.玻璃相玻璃相2020年9月28日16玻璃相是一种非晶态固体，是陶瓷烧结时，各组成相与杂质产生一系玻璃相的作用玻璃相的作用将分散的晶相粘结在一起；降低烧结温度；抑制晶相的晶粒长大填充气孔。玻璃相是陶瓷材料中不可缺少的组成相。2020年9月28日17玻璃相的作用将分散的晶相粘结在一起；玻璃相是陶瓷材料中不可缺玻璃相熔点低、热稳定性差，在较低温度下开始软化，导致陶瓷在高温下发生蠕变，且其中常有一些金属离子而降低陶瓷的绝缘性。故工业陶瓷中玻璃相的数量要予以控制，一 般1500Hv（淬淬火火钢钢500800Hv，高高聚聚物物1000），其它性能介于上两类之间。既可加工钢材，又能加工铸铁和有色金属，故称通用或万能硬质合金。2020年9月28日55在硬质合金中，WC越多，Co越少，则硬度、热硬性及耐磨性越高主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。钨钴类硬质合金刀具主要用来切削加工脆性材料，如铸铁、有色金属、胶木及其它非金属材料；钨钴钛类硬质合金主要用来切削加工韧性材料，如各种钢。含Co量多的硬质合金韧性好，适宜粗加工，含Co量少的适于精加工。通用硬质合金既可切削脆性材料，亦可加工韧性材料2.应用2020年9月28日56主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。2.应用（三）钢结硬质合金以一种或几种碳化物（WC、TiC）为硬化相，以合金钢（高速钢、铬钼钢）粉末为粘结剂，经配料、压型、烧结而成的一种新型硬质合金。与普通硬质合金相比，钢结硬质合金可锻造、焊接、热处理，并可切削加工。在锻造退火后，其硬度约4045HRC，可用一般方法切削加工，加工成型后，经淬火低温回火，硬度达6973HRC。2020年9月28日57（三）钢结硬质合金以一种或几种碳化物（WC、TiC）为硬化相谢谢您的指导THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！汇报人：云博图文日期：20XX年10月10日58谢谢您的指导THANK YOU FOR YOUR GUIDA