当前课程知识点:材料学概论 > 第7讲 陶瓷及陶瓷材料 > 7.4 陶瓷材料的结构 > 7.4.1 普通陶瓷的组织和结构
我们下边讲
就是普通陶瓷的组织和结构
普通陶瓷的组织结构
这又是
了解陶瓷的第四个重点问题
第四个重点问题
我再重复一遍
第一个问题什么叫陶
什么叫瓷
第二个问题
就讲的是四大原料
第三个问题讲的
是普通陶瓷的烧结过程
第四个大问题
普通陶瓷的组织和结构
那有的同学讲了
我们现在高新技术陶瓷
老师你为什么老讲普通陶瓷
道理在这个地方
普通陶瓷
我们从成分也讲
烧结工艺也讲
烧结过程来讲
它的组织结构来讲
要复杂的多
你理解了
日用陶瓷
普通陶瓷这些规律
你再理解高新技术陶瓷
那就简单多了
就简单多了
那么首先
普通陶瓷的结构
有哪些结构
四大相
哪些结构
第一大相是晶相
第二大相是玻璃相
第三大相是晶界
第四是气孔
这是普通陶瓷
那普通陶瓷晶相是什么
拿黏土石英长石陶瓷(举例)
首先是莫来石
当然莫来石有粒状的
有层片状的
还有针状的莫来石
把前者叫做一次莫来石
把后者叫做二次莫来石
讲义上都有
同学们可以看
第二大特点
它有玻璃相
所以陶瓷如果说
它是个普通陶瓷
是个纯粹的多晶材料
不太确切
因为在普通陶瓷里边
有玻璃相
它为什么有玻璃相
刚才我们讲了烧结过程当中
它产生晶相
就把那成分
不符合晶相就推出来了
推出来了以后
剩下的那些
它只能是玻璃相
玻璃相
无所谓晶粒了
是异常长大的巨大的晶粒
也可以说异常长大一个晶粒
但是或者是玻璃相
玻璃相当然是
非晶
或者里面缺陷很多了这些
成分比较复杂
都是人家不要的
推出来的东西
另外晶界 晶界
晶界是不同晶粒的过渡区
在金属里边
有晶界
多晶材料
什么叫多晶材料
这是多个晶粒再加上晶界
这就是多晶材料
晶界有不同的看法
早期把它看成一个
像沥青一样
低温的时候强度比较高
高温的时候强度比较低
那么现在看样子
它是一个晶态的材料
但是缺陷比较多地方
它可以容纳一些杂质
可以不同晶粒之间互相协调
低温的时候强化等等
这是晶界
在陶瓷里边晶界也是很多的
除了晶态 晶粒 晶界 玻璃相之外
陶瓷材料的区别于金属的
一个另外大的特点就是气孔
存在着大量的气孔
气孔一般是
不是连接到一块的
如果连续的气孔
那就更不行了
一般是分割开的气孔
这个气孔
是很多的
你3%是多少
那就不得了
里边的气孔
因此陶瓷材料
除了有玻璃相之外
还有大量的气孔
当然从陶瓷材料的基本的结构来讲
它里边有些个
共价键
有些个离子键
它不容易塑性变形
除了它晶粒本身
不容易发生塑性变形以外
再加上好多玻璃相
加上气孔
再加上晶界
因此陶瓷材料的塑性性能
是比较差的
是比较脆的
这是关于普通陶瓷的
内部结构
那么功能陶瓷
或者是高新技术陶瓷
它就是就是一种
氮化铝就是氮化铝
氮化硅就是氮化硅
碳化硅就是碳化硅
那么它的结构
就跟普通陶瓷不一样
它是什么
它是晶相 晶界加上气孔
但是它没有玻璃相
一般来讲是没有玻璃相
因为用三氧化二铝来讲
你要说它没有玻璃相
也有点牵强
为什么牵强
因为有92瓷 94瓷 96瓷 98瓷 99瓷
是不是
你除了92% 94% 96%的
三氧化二铝以外
还要给它加入其他一些东西
这些其他东西
往往分布在晶界
晶界就比较宽了
晶界比较宽
你可以认为它少量的玻璃相
形成一个网络
但是对于那些纯度很高的
那些高新技术陶瓷
或者结构陶瓷
或者功能陶瓷
它基本上是
三种结构
一种是晶相 一种是晶界
一种是气孔
有气孔这件事
是陶瓷材料区别于玻璃
和金属材料的一个重大的区别
金属是冶炼成的
它形成液相 温度比较高
玻璃是熔凝成的
玻璃有一个1600度的
澄清化阶段
那有气孔冒泡冒出去了
没有气孔了
但是在陶瓷过程当中
烧结成的
烧结成的
注意它烧结成的
它是固相烧结过程当中
那气泡
没有那么高的温度跑出来
因此这里边会有一些气泡
陶瓷里边有气泡
是个
是个它的特点之一
我们讲三氧化二铝
一般的三氧化二铝瓷
是白色的
但是我们可以把它做成透明陶瓷
怎么做成透明陶瓷
想一想怎么做成透明陶瓷
我们大街上用的高压钠灯
里面用的透明陶瓷
为什么用透明陶瓷
你如果用玻璃管做灯不行
玻璃管钠蒸汽一腐蚀就不行了
寿命很低
必须用三氧化二铝耐腐蚀
但是三氧化二铝
如果用普通的三氧化二铝
它不透光
它必须加上一个透明的
三氧化二铝
怎么得到透明的三氧化二铝
就是一定要纯度要很高
要原料的活性很好
要原料的颗粒很均匀
最好是球形化
烧结温度要严格的控制
使这里边气孔降得很低
结晶非常完整
晶界要少一些
要在烧结过程当中
反应非常充分
把那个气孔都排出来
当然本身原料比较纯
气孔也比较少
得到的陶瓷就是什么
就是透明三氧化二铝的陶瓷
陶瓷从道理上讲
它是个绝缘体
绝缘体
它本身它是个透光的
从道理上
它跟金属不一样
金属本身它
从本性上是不透光的
但是陶瓷它是个绝缘体
它本身应该是透光的
但是为什么陶瓷它不透光
就关于它结构所决定的
像普通陶瓷
有好多非晶相
晶界气孔
它都漫反射
根本透不了光
所以陶瓷是可以做成透光的
这就在材料上想办法
下边讲液相烧结
在烧结过程当中
凡是出液相的叫液相烧结
液相烧结 液相烧结
注意它的意思并不是说
完全处于液相状态
进行烧结
完全成为液态进行烧结
那就不叫陶瓷了
陶瓷是烧结成的
必须在熔点以下那个温度
那么什么叫液相烧结
凡是有液相参与的
烧结过程叫液相烧结
液相可能出的很少
可能出的很少
用百分数来讲
小于百分之几都有可能
但是液相尽管很少
它起的作用可不小
怎么说
它就可以液相
在高温之下
它就可以浸润颗粒表面
可以把不同的颗粒粘附在一块
然后
利用液相表面的张力
把不同的晶粒
给它拉紧
拉紧
使它扩散增强
另外液相出现以后
它的液相扩散系数
远大于固相的扩散系数
因此液相烧结可以使它
密实化可以使它均匀化
使反应均匀化
最后得到的瓷
它是非常均匀的
密实度非常高的
我们想普通陶瓷就是液相烧结
为什么液相烧结
你加了长石了
你加了长石
它熔点低
熔点低就变成液相了
液相尽管不是很多
起的作用还是很大的
把这种烧结叫做液相烧结
这是烧结过程当中
致密化的过程
致密化的过程 致密化就变成你看
它都是粉体
粉体密实
经过扩散 经过反应
最后出来晶相
这不是晶相就出来了
这也是
最后你看看
右图这是个多晶材料
注意多晶材料
多晶材料里面有些气孔
有些这些东西
这当然我们指的是
三氧化二铝的烧结
二氧化碳的烧结
这都属于精细陶瓷范畴
不是普通陶瓷范畴
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业






