陶瓷材料（精选6篇）
篇1：陶瓷材料
特种陶瓷材料
电气05
黄纯
内容摘要：材料是人类用以制作有用物件的物质，是人类社会进步的物质基础和先导。人类历史的发展无不伴随着材料的发明，应用和发展。从原始社会以来，人类经历了石器时代，青铜时代和铁器时代。现在已经跨进按照人类需要设计材料，合成材料和应用材料的新时代。目前，材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。
关键词：特种精细陶瓷材料
性能 形成基础
应用发展
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。陶瓷材料分为普通陶瓷（传统陶瓷）材料和特种陶瓷（现代陶瓷）材料两大类。
普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。
人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。
研究陶瓷的结构和性能的理论的展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。
陶瓷材料又称精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及 电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过 1360 度左右高温 烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种 功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。精细陶瓷有许多种，它们大致可分成三类：1.结构陶瓷 这种陶瓷主要用于制作结构零件。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等 都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也是使用不了多久就会损坏，而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。2电子陶瓷 指用来生产电子原器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外，对周围环境的变化能“无动于衷”，即具有极好的稳定性，这对电子元件是很重要的性能，另外就是能耐高温。3生物陶瓷 生物陶瓷是用于制造人体“骨骼一肌肉”系统，以修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷 材料。精细陶瓷是新型材料特别值中得注意的一种，它有广阔的发展前途。这种具有优良性能的精细陶瓷，有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用，达到节约能源、提高效率、降低成本的目的；精细陶瓷和高分子合成材料相结合．可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。
精陶材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料，从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变护壁材料反应堆、无公害的外燃式发动机材料等。精细陶瓷与高性能分子材料、新金属材料、复合材料并列为四大新材料。有些科学家预言．由于精细陶瓷的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代
参考文献：工程材料与成形工艺基础 高等教育出版社
材料学导论 河北大学出版社
新材料与现代文明
湖北教育出版社
精细陶瓷材料
中国物资出版社代文明
篇2：陶瓷材料
一、简介
金属材料：铁、钢、铜、铝、钛、合金
制备工艺：熔炼—浇铸—成型（压力加工）—热处理
无机非金属材料：石头、水泥、玻璃、陶瓷
制备工艺：粉末冶金：粉末制备—球磨混合—成型—烧结
有机高分子材料：塑料、橡胶
制备工艺：聚合反应
陶瓷：传统陶瓷
陶器、瓷器（天然原料、组成、工艺较粗糙、性能较低）
先进陶瓷：采用高度精选的原料（天然、合成），具有能精确控制的化学组成，按照精确控制的工艺制备、具有优异性能的陶瓷。
Advanced ceramics(高级、先进陶瓷)high-tech ceramics（高技术陶瓷）fine ceramics（精细陶瓷）new ceramics（新型陶瓷）industry ceramics(工业陶瓷)special ceramics(特种陶瓷)
先进陶瓷：结构陶瓷、功能（电子）陶瓷、生物陶瓷 研究：组成、制备工艺、显微结构、性能之间的相互关系
二、粉末的性质
粉末体是由大量的固体颗粒组成的体系，其中颗粒可彼此分离。它既不象固体物质能保持一定形状，也不象液体、气体那样取决于容器的形状。
粉末体由一个个固体颗粒组成，固体颗粒的粒径大小对其性质有很大影响。纳米材料：粉末：5-500nm 块体材料：晶粒度＜500nm 亚微米：0.1-1µm, 先进陶瓷: 0.05-50µm
粉末的结构
一次颗粒：粉末中能够分离并独立存在的最小颗粒，也叫单颗粒 二次颗粒：二个或多个颗粒构成的聚集体，也叫团粒。产生团聚的原因：分子间力（范德华力）、静电力、液膜附着力
粘结、机械纠缠、磁力等
硬团聚、软团聚
粉末的形状： 球状、片状、树枝状、柱状、不规则状等 粉末体的粒度与粒度分布
单个粉末颗粒的大小称为粒度。由于实际上不存在同一粒度的粉末，实际粉末体所含颗粒的粒度大都有一个分布范围，按一定的粒度范围可将粉末分成很多级，各级粉末的百分含量就叫粉末的粒度分布，通常粉末的粒度是指粉末的平均粒度。
粉末粒度的测定
筛分析法：目数或网目数是一英寸长度内的筛孔数 m=25.4/(a+d)a：网孔尺寸d：丝径
泰勒标准筛：100目 0.147mm 200目0.074 mm 400目 0.038 mm 显微镜分析法：分散、观测、统计分析
（图象仪）
费歇尔粒度测量法：
原理：空气通过粉末粉末试样后，产生压力降，其大小与试样厚度、孔隙度及粉末形状 1 有关。测试时，控制试样厚度、孔隙度，粉末越细，空气透过时的阻力越大，产生的压力降
1/2越大。
d∝(F/(P-F))
d:：粉末平均粒度
P: 空气通过粉末试样前的压力，F：空气通过粉末粉末试样后产生的压力降；
氮吸附法：根据粉末表面吸附氮气的量，来计算出粉末的比表面值。粉末越细，比表面积越大，吸附的氮气越多。
费歇尔粒度反映的是粉末的外比表面，代表单颗粒和二次颗粒的粒度，如果与氮吸附法（反映外表面和一次颗粒的大小）联合使用，就能判断粉末聚集程度和二次颗粒的数量。
粉末的表面特性
粉末的比表面积：单位重量粉末的表面积（平方米/克）。粉末越细，比表面积越大。粉末颗粒的表面能
物体内部的原子在周围原子的均等作用下处于能量平衡的状态，而表面原子则只是一侧受到内部原子的引力，另一侧则处于一种“过剩能量”的状态。这种“过剩能量”就称为表面能。粉末颗粒表面的“过剩能量”就称为粉末颗粒的表面能。
当物体被粉碎成细小颗粒时，会增加大量的新表面，并且新表面的量值随粒度变小而迅速增加，粉末越细，其表面能则越大。
粉末的工艺性质：
粉末的松装密度：粉末自由松装时，单位体积的质量叫做粉末的松装密度。粉末的流动性：50克粉末从标准的流速漏斗流出所要的时间，单位为秒/50克。
粉末的压制性：
压紧性：在一定压力下粉末的压缩程度，可用压缩比a表示 a=h松/h压= d压/d松 h松：粉末松装高度 h压：压块高度
d松：粉末松装密度 d压：压块密度 成形性：粉末压制后，压块保持一定形状的能力。
三、粉末的制备
粉末的制备一般有二种方法：机械法和合成法 机械法是利用外力的机械作用，将物料粉碎为化学成分基本不变的方法，在制粉过程中只发生物理变化。如：球磨、振动球磨、锤式破碎、喷雾法和气流粉碎等。
一般很难制备1微米以下的细粉，气流粉碎：喷射气流粉碎机（气流磨）能粉碎到亚微米级（0.1-0.5微米），粉末在高速喷射气流中互相碰撞进行粉碎。
合成法是通过化学反应将物料变成化学成分与原料不同的粉末的方法。通常包括：固相法、液相法和气相法。
合成法比机械法更通用，因为它可利用廉价的氧化物盐类作为原料，成本低，制备的粉末纯度高，粒度细，均匀性好。许多难熔金属和化合物粉末只能用合成法生产。
固相法制备粉末 化合反应法
BaCO3 + TiO2 → BaTiO2 + CO2(1100-1150C)（钛酸钡）
Al2O3 + MgO → MgAl2O
4（尖晶石）
3Al2O3 + 2SiO2 →3Al2O3`SiO2（莫来石）热分解反应
H2WO4
→ WO3 +H2O 还原法
SIO2 +C →
SiC +CO
SIO2 +C + N2 → Si3N4 +CO
液相法制备粉末(1)沉淀法：
直接沉淀法
Na2WO4(l)+CaCl2(l)→ CaWO4(↓)+ NaC l(l)
共沉淀法: 在混合的金属盐溶液中添加沉淀剂，可得到各种成分混合均匀的沉淀，然后进行热分解。与固相法相比，能制得化学均匀性好且易烧结的粉料。
BaCl2 和 TiCl4 的混合水溶液中，滴入草酸可沉淀出原子尺度混合的BaTiO(C2O4)2 4H2O 经热分解后，可得到具有化学计量组成且烧结性能良好的BaTiO3粉末。
溶胶—凝胶法（Sol-gel）(2)溶剂蒸发法
喷雾干燥法：将溶液分散成小液滴喷入热风中，使之迅速干燥的方法。
喷雾干燥是一种广泛使用造粒方法。
喷雾热解法：将金属盐溶液喷入高温气氛中，立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解，从而直接合成出粉料。
偏钨酸氨水溶液
→ WO3+NH3+H2O(喷雾热解)
气相法制备粉末
物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)物理气相沉积: 蒸发---凝聚，将原料加热至高温（电弧或离子流加热）使之气化，再冷却凝聚成细小粉末颗粒，整个过程中系统中不发生化学反应。可制备纳米粉末（5-100 nm）
化学气相沉积是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。气相化学反应可分为二类，一类为单一化合物的热分解 A(g)→ B(s)+C(g)CH3SiCl3 → SiC+HCL 另一类为二种以上化合物之间的气相反应A(g)+ B(g)→C(s)+D(g)TiCl4+CH4 → TiC+HCl 从气相析出的固体有下列几种形态：在固体表面形成薄膜、晶须和晶粒、在气体中现成粉末颗粒。气相中，颗粒的生成包括形成核和核生长二个过程，为了获得颗粒，首先要在气相中形成很多核，为此，必须达到高的过饱和度。而在固体表面上生长薄膜，并不希望在气相中形成颗粒，因此要在低的过饱和度条件下进行。
四、球磨及混合料的制备
球磨是机械法制备粉末的基本方法。有二个作用：一是将粉末进一步磨细，二是将二种以上不同的粉末充分混合均匀。球磨分干磨（不加入液体介质）和湿磨（加入液体介质）湿磨介质：主要作用是使粉末团粒分散，有利于混合均匀，另外它有可能被吸附在粉末颗粒 3 的缺陷处，使粉末颗粒的强度降低，从而有利于破碎。效率高于干磨。
不与物料发生化学反应，易挥发去除，表面张力小，不使粉末结团、安全等。酒精、丙酮、水等
滚动球磨原理：球磨机由一筒和球组成，其工作原理是：当筒体转动时，装在筒内的研磨体（球）和被研磨体（物料）在摩擦力和离心力的作用下随筒体旋转至一高度，然后自动落下，对筒内物料产生冲击和磨削作用而将物料磨碎。此外，球的搅拌作用还将物料混合均匀。球磨筒转速：转速太低，球发生滑动状态，球磨和混合效率低；转速高于某一速度时（临界转速）时，球在离心力的作用下，一直紧贴筒壁不能自由跌落，此时物料既不被搅拌，也不被破碎，球磨和混合效率极低。
当转速较高且低于临界转速时，球在离心力的作用下，形成抛落式并发生滚动研磨，此时既有翻动作用，也有球体与物料间的相互摩擦作用（磨碎作用），球磨和混合效率较高。
临界转速计算： mg=mv2/r
v=3.14dn
n临界=42.4/d1/(d: 球磨筒直径:米 n：转速 转/分)一般实际转速为临界转速的 70-90% 装球量：装球体积约为磨筒容积的40-50% 充填系数：装球体积与磨筒容积之比
装料量：球料比
2：1—10：1（球料比越大，研磨效率越高，但生产效率越低）液固比（毫升/公斤）
WC-Co
200-500 毫升/公斤 实验室：刚盖过固相面。
时间：时间长，混合更均匀，粒度变细（一般球磨极限：1微米，增加时间，不会更细）
通常：12-96 小时
球磨料的制备： 1）配料及湿磨
湿磨介质通常为酒精，若不怕氧化，也可用蒸馏水。2）干燥：使湿磨介质从浆中蒸发出来。（800-120度）
电烘箱或蒸汽干燥柜，真空干燥箱。
冷冻干燥
3）过筛：目的是除去料浆干燥时可能发生的结块，并使混合料松散，易于散热。
60-120 目筛（振动筛）混合料的制备：
在球磨料中加入成形剂，干燥制粒后成混合料，供压制成形用。
成形剂：传统的陶瓷生产一般不需要加成形剂，因为坯料中含有一定的可塑性粘土成分，只要加入一定量的水，经过一定的工艺处理，就会具有良好的成形性能。先进陶瓷几乎都采用化工原料，没有可塑成形性，因此要加入成形剂，使其具有良好的成形性能。
成形剂的选择原则：1有较好的粘性，以保证压块有一定的强度；2有一定的润滑性能，以减少粉末压制过程中的内外摩擦力，保证压块密度均匀；3熔点较低，最好在常温下为液态，或能溶解于易挥发溶剂中，以便与物料混合均匀；4工艺性能好，可明显改善物料的塑性，便于挤压和机械加工6蒸发温度低，在低温烧结阶段易被排除，否则会明显增碳；7纯度高，不含其它杂质。
常用的成形剂：石腊、合成橡胶、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、甘油等 加入方法： 石腊、合成橡胶汽油溶液（加入到球磨料中），干燥，过筛
PEG水溶液（用水球磨时加入），干燥，过筛。制粒：使物料成为具有一定尺寸和适当流动性的团粒。制粒可使物料具有较高和教稳定的松装密度，使其流动性提高，并能充满压模模腔，保证用容量法称料的压块单重一致。
制粒方法：滚动制粒、喷雾制粒。
滚动制粒：将物料置于滚筒中，以教慢的速度转动。物料在筒中沿筒壁不断滚动，使粒子不断趋于球形，另一方面细粒子沾附在大粒子上，使后者长大。
滚筒直径：150-300毫米，容积15-25升，转速 30转/分，装料量15-40公斤，制粒时间 5-20分 喷雾制粒：将物料与塑化成形剂混合好（一般用水）形成料浆，料浆通过喷嘴向上喷出雾化，由于料浆表面张力的作用，便形成了球状的细小液滴，其与向下流动的热氮气流接触，使液滴中的液体迅速蒸发，干燥而变成颗粒。适用与工业化生产。
五、成形 压制原理
压制过程：在压模中填装粉末，再在压力机下加压（0.5-10t/cm2），脱模后即可得到所需形状和尺寸的压坯。
压制全过程：可粗约分为三个阶段： 第一阶段：压块密度随压力增加而迅速增大，这是因为粉末的拱桥现象在不大的压力作用下迅速消除，粉末颗粒移动距离较大，使空隙急剧减少。
第二阶段：压块密度缓慢增加。由于大量空隙已在第一阶段消除，继续增大压力的结果主要是使颗粒发生弹性变形。在这个阶段，粉末颗粒移动距离很小，甚至只在颗粒大小的范围内滑动或转动。第三阶段：压力的增加可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生朔性变形或脆性断裂。变形方向或断裂碎块填入空隙，从而使压块密度增加。
对于朔性粉末来说，第二阶段不明显，它迅速由第一阶段过渡到第三阶段，但对陶瓷粉末，第二阶段相当明显，而且压制过程一般只能进行到这个阶段的初期 金属粉末 压力：2-10 t/cm2，陶瓷粉末：0.5-2 t/cm2
侧压力：模压成形时，在压制压力的作用下，粉末对模壁产生的压力叫侧压力，一般为正压力的1/3-1/4。
压制过程的压力分布：模压成形时，由于粉末颗粒间的相互摩擦和粉末颗粒与模壁间的摩擦，使得施加于冲头上的压力（压制压力）并不按帕斯卡原理进行传递，因此压坯各点上所受到的压力是不相同的。一般来说，离压头越远的地方所受到的压力越小，这种压力损失叫压力降。粉末颗粒越细，形状越复杂，离加压冲头越远，压力降也越大。加压方式：单向加压、双向加压 压坯密度分布：与压力分别相似。由于粉末颗粒与模壁间的摩擦损失对压坯中心部分的影响较小，因此加压面的密度形成四周大，中间小；另外，纵向看，离加压冲头越远，压力降也越大，密度也就越小。压块强度的本质：对于一般粉末冶金模压成形的压块来说，压块强度是由颗粒间的机械啮合和原子间力共同作用的结果，成形剂的粘合作用也十分重要。压块强度随成形剂用量的增加而提高，渗腊压坯可以进行机械加工。压块强度与压制压力的关系：压块强度随成形压力的增加而提高，与压块密度随压力增加而提高的情况相似。这是由于空隙度下降，粉末接触表面增加的缘故。当压力足够大时，更高的压力已不能提高压块强度，相反由于粉末体的局部加工硬化和应力集中，会导致压块出现裂纹和分层。压块的弹性后效 弹性内应力：在压块的粉末颗粒内部和颗粒间的接触表面上，会产生一个与粉末颗粒受力方向相反，并力求阻止粉末颗粒变形，以便达到与压制压力平衡的作用力，这个力就称为弹性 5 内应力。弹性后效：在去除压制压力和将压块脱模后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压块体积膨胀的现象，称为弹性后效。脱模瞬间是弹性后效最显著的时刻，也是压块最容易出现裂纹和分层的时刻。压制工艺：
压模设计的基本参数
压缩比：粉末松装高度与压坯高度之比（2.5-4）
线收缩系数：压坯尺寸与烧结坯相应尺寸之比 K（1.15-1.3）线收缩率：（压坯尺寸－烧结坯相应尺寸）/ 压坯尺寸 单位压制压力：0.5-2吨/平方厘米（陶瓷材料）压模内腔尺寸的确定
1．压模内腔直径 D=KDD1 烧结坯尺寸
压制工艺： 1． 单重的计算
W= Vdk W：压坯单重 V：烧结致密后的体积 d：烧结致密体密度k损失系数：1.02-1.05 2.压坯高度的控制：H=hK(烧结致密后的高度，K：线收缩系数)
压力控制，限高器控制
压制废品
分层、裂纹、未压好
其它成形方法
模压成形只能生产形状较简单、高度尺寸较小的产品。其它成形方法 冷等静压成形
利用高压液体的静压力直接作用于装在弹性模具内的物料，使压块在各个方向同时均匀受压的一种成形方法。液体介质可以是水、油，弹性模具材料应选用弹性好、抗油性好的橡胶或塑料。（压力范围：500-3000公斤/平方厘米）
特点：1使用范围广，可生产一般方法不能生产的形状复杂、大件及细长的产品。2成形质量高，可少用或不用成形剂，生坯密度高且均匀、烧结收缩小、不易变形。生坯可直接进行机加工，可批量生产。3 模具制造方便而且成本低。4生产效率较低，生坯精度和光洁度教差、往往要辅以机加工。
冷等静压工艺：弹性模具制造—粉末装模密封—装入冷等静压机—加压—卸压脱模
粉末装模：应尽可能均匀一致，反复捣打、振动装模可使粉末分布均匀，装好料的模具，为防止液体介质流入模腔，装料端应密封，一般用塑料塞子塞住，并用金属丝扎紧。
注射成形：在一定温度下，将增塑处理的混合料浆通过压力注入到模腔中，料浆在模腔中冷却成形，然后脱模，取出坯体。其特点是可制备复杂形状制品。挤压成形、注浆成形、热压铸成形、流延成形
脱成形剂（脱蜡）
烧结前，将成形剂完全排出，否则，余下的成形剂在后来的烧结过程中会转变成炭，不利于烧结致密化。
脱除方法：真空脱蜡、氢气脱蜡：在真空或氢气气氛中加热，使石蜡气化随真空抽出或随氢气一起燃烧掉。
设备：真空脱蜡炉、氢气脱蜡炉
工艺：缓慢升温（2~5度/分钟），450度/1~10小时然后520~550度/1-5小时。烧结
烧结过程：将粉末生坯加热到一定温度，并保持一定时间，然后冷却，从而得到所需要的微观结构和性能的材料或制品，这种特殊的热处理工艺叫烧结。
通过高温下物质的传递，烧结使得从压坯中粉末颗粒间的机械结合变成晶粒间的化学键结合，晶粒长大，空隙和晶界减少，体积收缩，密度增加，最后成为坚固的具有的多晶烧结体，其强度比压坯的强度要大的多。
烧结的驱动力：粉末的表面能降低。与块状物体相比，粉末体处于能量不稳定状态。任何系统都有向最低能量状态发展的趋势。因此，粉末体的过剩表面能就成为烧结的动力。烧结是一个不可逆过程，烧结后，系统将转变成为热力学更稳定的状态。
粉末体的表面能一般小于5000J/mol，与化学反应过程可达几到几十万J/mol相比，这个烧结推动力不大，因此在常温下烧结不能自动进行，必须对粉末体加高稳，才能使之转变成烧结体。
烧结过程中物质的传递
1蒸发和凝结、2扩散、3粘滞流动和塑性流动、4溶解和析出 液相烧结机理：物质通过液相传递，效率高于固相和气相。（1）颗粒重排，液相充填空隙（２）溶解-析出
（３）晶粒长大，液相冷却后通常留在晶界。
热压、气压烧结、热等静压
先进结构陶瓷
氮化硅陶瓷
密度3.2 硬度90HRA, 韧性5-7
α氮化硅
β氮化硅（更稳定，因为α氮化硅的内部应变更大）六方晶系
α氮化硅 小于1400度
高于1400度
α→β a 7.75 a 7.61 c 5.62 c 2.91 粉末制备：
硅粉氮化： Si + N2 → Si3N4(1400C)SiO2 还原氮化 SiO2 + c + N2 → Si3N4 + CO 化学气相沉积(CVD)SiCl4 + NH3 → Si3N4 NH4Cl SiH4 + NH3 → Si3N4 H2 氮化硅粉末： 高α相 大于90%，高氮含量 大于38%，细 小于 1微米（5.8m2/g）
氮化硅块体材料制备
反应烧结 常压烧结 气压烧结 热压
烧结原理：氮化硅是强共价键，扩散迁移率很低，并且在1600度开始明显挥发，因此很难烧结致密化。通常加入 MgO,CeO2 Y2O3等稀土氧化物作为烧结助剂，它们将与氮化硅粉末表面的二氧化硅反应，在1400~1450度形成硅酸盐液相，形成液相烧结。液相冷却后通常转变成玻璃相留在晶界。
性能
反应烧结
常压烧结
气压烧结
热压
抗弯强度(MPa)
200-300
600-1000
700-1200
700-1300
应用：高温结构件 耐磨耐腐蚀件 轴承 刀具
氧化铝陶瓷
氧化铝有多种同素异形体。但主要有三种：
α氧化铝：三方晶系，在自然界只存在α氧化铝，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等。α氧化铝结构最紧密、高温稳定，是三种形态中最稳定的晶型，具有优异的机电性能。
β氧化铝：一种氧化铝含量很高的多铝酸盐矿物。其化学组成可近似用RO·6Al2O3 和
R2O·11Al2O3 来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O 指碱金属氧化物）
γ氧化铝：属尖晶石（立方）结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。它的密度小，且高温不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途的材料。
氧化铝粉末制备 拜尔法（湿化学法）由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石为原料
量大
不太纯
3000-8000元/吨 热分解法
高纯（99.99%以上）、超细
8万~35万/吨
硫酸铝铵分解
Al2(NH4)2(SO4)3·24H2O → Al2(SO4)3(NH4)2 SO4·H2O＋23H2O↑（100~200C）
Al2(SO4)3(NH4)2 SO4·H2O → Al2(SO4)3 +2NH3↑+SO3↑+2H2O↑(500~600C)
Al2(SO4)3 → Al2O3 +3SO3 ↑(800~900C)3 电熔刚玉
由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石为原料加碳在电弧炉内于2000~2400熔融制得，也称人造刚玉
氧化铝陶瓷的性质
-6莫氏硬度9，密度3.9，韧性3-5 抗弯强度250-900Mpa,膨胀系数6-8×10 /C,（与金属
13差不多）介电常数9-10，比电阻≥10 Ω·cm, 导热系数 25-30 W/m·k
氧化铝陶瓷生产工艺
原料煅烧—磨细—配方—加成形剂—成形—素烧—修坯—烧结—表面处理
原料煅烧：目的：使γ氧化铝全部转变成α氧化铝，减少烧成收缩。此外，还可排除氧化铝原料中的Na2O,提高原料的纯度。
磨细：5微米的颗粒大于10%时，对烧结有明显的防碍作用。球磨
配方：纯氧化铝很难烧结且温度很高。加入添加剂以降低烧结温度，促进烧结。
添加剂类型：二大类：一是与氧化铝形成固溶体（TiO2, Cr2O3、Fe2O3、MnO2 等）
二是能形成液相（高岭土、SiO2、CaO、MgO 等）
烧结：1400~1800度/ 2~4小时
应用：利用其机械强度和绝缘电阻大的性能，可作为真空器件、电路基板、可控硅和固体电
路外壳、火花塞绝缘体等；利用其强度和硬度较大的性能，可作为磨料磨具、纺织瓷件、刀具等、利用其良好的化学稳定性、可作为化工和生物陶瓷、人工关节等。ZrO2陶瓷
含锆的矿石，自然界主要有二种：斜锆石（ZrO2）和锆石英（ZrO2·SiO2）二氧化锆有三种同素异形体。立方、单斜和四方晶系
1170C
2370C
2715C 其相变转化如下：单斜（m）———
四方(t)——— 立方©———液相
密度
5.65
6.10
6.27
单斜与四方晶系的转化，伴随7%左右的体积变化。加热时由单斜转变为四方晶系，体积收缩；冷却时由四方转变为单斜，体积膨胀。
二氧化锆陶瓷的制造工艺、性质和用途
由于晶形转变，发生体积变化，单纯的二氧化锆陶瓷很容易开裂。后发现加入适量的氧化物(Y2O3、CaO、MgO等)，可使二氧化锆变成无异常膨胀、收缩的四方晶型的稳定的二氧化锆。利用稳定的或部分稳定的二氧化锆，能获得性能良好的二氧化锆陶瓷。Y2O3-PSZ（Y2O3部分稳定ZrO2）是将原来稳定ZrO2所需的Y2O3量从8mol%以上减少到3~4mol%，能明显提高ZrO2陶瓷的强度。
Mg—PSZ制备工艺：成分为ZrO2-10 mol % MgO的混合料在1700度烧结后快冷得到单相立方ZrO2，之后在1400度热处理，在立方ZrO2基体中析出细的四方ZrO2。
性能
抗弯强度 韧性 硬度 完全稳定ZrO2 1000-1300 7-10 90-92 部分稳定ZrO300-400
3-4
87-90 烧结温度1650~1800度，保温2~ 4小时。应用：耐火度高、比热和导热系数小、是理想的耐火材料和高温绝缘材料，强度高、韧性好、硬度高可作为耐磨材料（球阀）。
ZrO2增韧陶瓷
韧性：材料抵抗主裂纹失稳扩展的能力。在大多数情况下，陶瓷内部存在有裂纹（包括表面裂纹、工艺缺陷等），当受到外力，或存在应力集中时，裂纹会迅速扩展，导致陶瓷体破坏。因此防止裂纹扩展，消除应力集中，是提高韧性的关键。
ZrO2增韧原理：利用ZrO2增韧陶瓷，是通过四方相（t-ZrO2)转变为单斜相（m-ZrO2）马氏体相变来实现的。高温四方相保持到室温是相变增韧的必要条件。当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力，而ZrO2颗粒又足够小，则冷却时高温的四方相可保持到室温。
四方(t)———— 单斜（m）（体积膨胀5%）
机理1 应力诱导相变增韧：当主裂纹尖端接近被基体约束的四方相(t)ZrO2颗粒时，基体对四方相(t)ZrO2颗粒的约束被松弛，ZrO2颗粒即发生四方相到单斜相的转变。这样一方面由于相变的体积膨胀，会对基体产生压应力，从而阻止裂纹扩展；相变吸收了裂纹尖端的部分能量，从而提高了断裂韧性。
机理2 微裂纹增韧：当ZrO2颗粒发生四方相到单斜相的转变时，伴随相变的体积膨胀会在ZrO2颗粒周围产生微裂纹。这样不论是ZrO2陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，还是裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起到分散主裂纹尖端能量的作用，从而阻止了主裂纹的扩展或吸收其能量，达到了增韧的效果。
机理3 压缩表面增韧：表面的四方相到单斜相的转变时，在表面产生压应力区，从而对表面缺陷不很敏感。
综合最佳效果：主裂纹尖端的能量被下列机制消耗 1）克服弹性压应变能2）产生四方相到单斜相的转变3）被相变导致的微裂纹分叉和偏转。
钛酸钡陶瓷
铁电性：指在一定温度范围内具有自发极化，在外电场作用下，自发极化能重新取向。居里温度：铁电陶瓷在高温下失去自发极化性能，在低温具有自发极化性能而成为铁电相。此相变温度称为居里温度或居里点。
压电效应：在没有对称中心的晶体上施加压力时，发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体二端出现正负电荷（正压电效应）；反之，当晶体上施加电场引起极化时，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力（逆压电效应）
陶瓷材料是通过粉末之间的固相反应和烧结而获得的多晶体，由于其内部晶粒的随机取向，因此陶瓷体内部的自发极化也是随机取向的，整体上表现不出压电效应。要使烧结后的铁电陶瓷具有压电效应，必须作人工极化处理。极化处理是在压电陶瓷上施加直流强电场进行极化，极化后陶瓷内部各个晶粒内的自发极化方向将大致取向于电场方向，具有近似于单晶的极性，并呈现出明显的压电效应。将铁电陶瓷进行极化处理，所得的制品就是压电陶瓷。
从晶体结构来看，钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型的陶瓷材料具有压电性。目前应用最广泛的压电陶瓷（钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铝等），都属于钙钛矿型晶体结构。其化学式为ABO3 钛酸钡压电陶瓷：
钛酸钡的居里温度为120度，高于120度时，钛酸钡为立方结构，正负电荷重合，不出现极化，低于120度，为四方相，正负电荷不重合，出现平行于C轴方向的极化。工业上，以8mol%的PbTiO3 和4mol%CaTiO3 来置换钛酸钡，制得易烧结的、稳定的(Ba、Pb、Ca)TiO3压电陶瓷。
钛酸钡陶瓷铁电性的发现成为探索新型氧化物铁电体的转折点。PbTiO3、(Ba Pb)TiO3、（Ba Pb)ZrO3 等
压电陶瓷生产工艺：
配料—球磨—过滤、干燥—预烧—二次球磨—过滤、干燥—过筛—加成形剂—成形—排成形剂—烧结—精修—上电极—烧银—极化—测试
配料、预烧：反应形成PbTiO3、(Ba Pb)TiO3、（Ba Pb)ZrO3 等
原料通常为金属氧化物，也可用碳酸盐（预烧时便分解为金属氧化物），原料粒度一般不大于2微米。
烧结： 1200—1350度/60-120分
氧化气氛中进行
上电极：烧结后的陶瓷经精修、研磨、清洁后，就可被覆上电极。涂上银浆后烘干，装炉加热到750度保温10-20分钟，使银浆中的氧化银还原为银，并烧渗到陶瓷表面，形成牢固结合层。也可用真空蒸镀和化学沉积等方法来被电极。
极化：极化电场一定要矫顽场强，但太大容易击穿。极化时间越长，效果越好。
篇3：微波介质陶瓷材料的低温烧结
1 LTCC材料的主要性能要求
作为低温共烧技术中的关键材料——低温共烧陶瓷材料,其性能要求比普通的微波介质陶瓷材料的性能要求更严格,具体来说,应满足以下几个方面[2,3]。
(1)具有良好的综合微波介电性能:具有合适、系列化的介电常数εr(εr=2~2000),以满足不同频段的应用,这是LTCC材料的关键性能之一;具有高的Q值,以降低器件在高频下的插入损耗以及保证足够优良的选频特性;具有可调及接近于零的频率温度系数,从而保证器件的稳定性。
(2)在工艺性能方面,要求能在较低的温度(一般在900℃附近)烧结致密,且致密化温度不能太低,以免阻止电极浆料Ag/Cu和陶瓷浆料中有机物的排除。
(3)除上述几点主要关注的性能外,还要求材料与Ag或Cu具有良好的相容性,要求材料具有高的化学稳定性、较大的机械强度、高热传导率以及优异的热扩散性、良好的表面光洁度等特性。
2 低温烧结的几种途径
目前大多数商用微波介质陶瓷(如Ba2Ti9O20、BaTi4O9、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、(Zn,Sn)TiO4以及BaO-Ln2O3-TiO2系陶瓷等)的固有烧结温度为1300~1500℃,远高于Ag或Cu金属电极材料的熔点,因此,为了获得LTCC材料,必须寻求可行的途径以降低材料的烧结温度。目前,为了降低材料的烧结温度,主要采用4种方法,下面将对这4种方法作一简单介绍。
2.1 添加适当氧化物烧结助剂或低熔点玻璃进行液相烧结
液相烧结是一种添加烧结助剂作为过渡液相的烧结方法,此法可以有效地降低烧结温度,并在较短的烧结时间内获得高密度的烧结体。目前,常用的烧结助剂通常是低熔点或能与主成分形成共晶的氧化物如Bi2O3、B2O3、V2O5、ZnO以及低熔点玻璃如B2O3-ZnO-V2O5玻璃等。
传统固相法制备ZrxSnyTizO4(x+y+z=2)陶瓷,即使在1600℃的高温下也难以获得致密的陶瓷材料,但加入氧化物如BaO、V2O5、SrO等作为烧结助剂,材料的烧结温度则可下降200~400℃[4,5]。BaO-Ln2O3-TiO2系材料的烧结温度高达1300℃以上,Yong Zheng等[6]研究了Bi2O3掺杂对Ba6-3x(Sm0.2Nd0.8)8+2xTi18O54(x=2/3)陶瓷的影响,认为加入适量Bi2O3可使材料的烧结温度下降约130℃。另外,B.H.Jung等[7]对BaO-Nd2O3-TiO2(BNT)材料进行掺杂玻璃La2O3-B2O3-TiO2的研究,结果表明掺杂60%(质量分数)的玻璃后,材料在850℃左右即可烧结,但是由于掺杂量过多,导致材料中主晶相发生变化,从而使其微波介电性能较大程度地恶化(εr=19.9,Q·f=8218GHz以及τf=76.8×10-6/℃)。
2.2 使用超细粉体及采用化学合成法合成微细粉体
降低粉料粒度、增加粉体比表面积以及增加粉体的化学反应活性等可以增大烧结动力,提高烧结活性,从而有效地降低烧结温度。因此,通过强化细磨工艺获得颗粒度较细的粉体可以在一定程度上降低材料的烧结温度。目前,强化细磨工艺主要是采用高能球磨、砂磨等设备进一步降低粉体的粒径,从而达到降低烧结温度的目的。
另外,采用化学合成法获得微细粉也可以在一定程度上降低烧结温度。化学合成方法比较多,包括溶胶-凝胶(Solgel)法、共沉淀法、燃烧法等[8,9]。在微波介质陶瓷粉体的湿化学法制备中,溶胶-凝胶法是研究得最多的方法之一。龙艳平等[10]采用溶胶-凝胶法,在650℃的低温下合成出Li2O-Nb2O5-TiO2系“M-相”材料粉体,且烧结获得的陶瓷材料具有优良的微波介电性能。共沉淀法是在各组分可溶性金属盐溶液里加入一定量的沉淀剂,使得各种组分元素的金属离子共同形成沉淀的一种制粉方法。Li-Wen Chua等[11]采用共沉淀法,以BaCl2.2H2O、TiCl4为原料,用(NH4)2CO3及NH4OH调节其pH值,并将得到的沉淀物在800~1000℃合成就可得到Ba2Ti9O20,其中1000℃合成的粉体成型后在1300℃烧结,具有优良的微波介电性能(εr=39,Q·f=21540GHz)。
不过,目前采用化学法合成微波介质陶瓷粉体还处于研究阶段,离工业化及产业化还有一段距离,如何结合固相反应法与湿化学合成法的优点,探索新的、更为经济的低温烧结微波介质陶瓷制备方法还有待于进一步发展。
2.3 采用特殊的烧结方式
常压固相烧结是最传统的制备微波介质陶瓷的方法,其工艺成熟,所需设备最简单,成本最低廉,但是由于该制备方法本身的局限性,制备的微波介质陶瓷材料难以满足社会越来越高的要求。因此,随着材料科学的高速发展,一些特殊的烧结方法逐渐被用于制备陶瓷材料,现在应用较多的特殊烧结方法有微波烧结、放电等离子烧结、热压烧结及热等静压烧结等几种。
一般来说,微波烧结温度可比普通烧结温度低50~100K。O.P.Thankur采用微波烧结方法制备了Ba0.95Sr0.05-TiO3陶瓷,发现微波烧结获得的材料孔隙率大大下降,材料的介电常数也得以提高[12]。放电等离子烧结(SPS)技术在微波介质陶瓷材料中也已得到运用[13,14],Guo等[13]采用SPS烧结方法制备Ba6-3xSm8+2xTi18O54(x=2/3),材料的烧结温度降低了约300℃。Jun Hong Noh等[14]采用SPS方法制备了纳米TiO2陶瓷,晶粒尺寸达300nm,陶瓷在760℃即可烧结致密,并具有良好的微波介电性能(εr=115.6,Q·f=26000GHz)。热等静压烧结(HIP)是一种在高温高压同时作用下物料受等静压制作而收缩致密的工艺技术。成都电子科技大学使用HIP研究BaO-Nd2O3-TiO2系材料,使材料的相对介电常数由通常的80以下提高到85~90[15]。
总体而言,由于特殊烧结设备昂贵、成本高等原因,目前采用特殊烧结方式制备微波介质陶瓷材料的报道不多,相关研究还有待于进一步发展,但基于上述特殊烧结方法的优点,且随着科技的不断发展,利用它们制备微波介质材料的研究将越来越多。
2.4 选用固有烧结温度低的材料
尽管添加适当氧化物烧结助剂或低熔点玻璃进行液相烧结可以降低陶瓷材料的烧结温度,但是若掺量太少,降低的程度有限,若掺量过多,降低烧结温度的同时材料的微波介电性能会恶化。采用化学合成方法则需要复杂的处理步骤,工艺复杂,不利于缩短微波元器件的生产时间和降低成本。而制备微波介质陶瓷材料的特殊烧结工艺还很不成熟,并且特殊烧结工艺本身的成本也高。因此,除了上述几种降低材料烧结温度的方法外,科研工作者还致力于寻求固有烧结温度低的材料。寻求和选用固有烧结温度低的材料是目前实现微波介质陶瓷低温烧结的趋势以及研究热点之一。目前已报道的固有烧结温度低的材料体系主要有Bi2O3-ZnO-Nb2O5系[16]、BiNbO4系[17]、ZnO-TiO2系[18,19]、Li2O-Nb2O5-TiO2系以及其他一些材料。由于这些材料的固有烧结温度低,相比之下,降低它们烧结温度的难度就得以大幅度降低,一般加入很少量的低熔点氧化物就可降低材料的烧结温度,同时保持良好的微波介电性能。
近年来,Li2O-Nb2O5-TiO2(LNT)体系陶瓷材料由于具有较低的烧结温度(约1100℃)以及优异的微波介电性能,引起了广泛关注。Albina Y.Borisevich等首次报道了LNT体系中“M-相”Li1+x-yNb1-x-3yTix+4yO3的优异微波介电性能[20],并以V2O5为烧结助剂对该体系进行了低温烧结[21],发现少量的V2O5可使该体系陶瓷的烧结温度降到900℃。之后,不少研究者对LNT材料体系展开了研究[22,23]。Dong Heon Kang等[22]研究了Li2O-V2O5烧结助剂对Li1.0Nb0.6-Ti0.5O3陶瓷的影响,发现掺杂0.5%(质量分数)0.17Li2O-0.83V2O5,在850℃烧结获得的陶瓷具有优良的微波介电性能(εr=64.5,Q·f=5933GHz以及τf=9.4×10-6/℃)。张启龙等[23]研究了V2O5存在状态对Li1.05Nb0.55Li0.55O3陶瓷料浆特性、介电性能的影响及其烧结机理,采用LTCC工艺制备了外形尺寸为4.5mm×3.2mm×2.0mm的多层高通滤波器。管恩祥等[24]则研究了B2O3-ZnO-La2O3(BZL)玻璃对Li1.0Nb0.6Ti0.5O3烧结行为、结构以及性能的影响。李邵纯等[25]对Li1+x-yNb1-x-3yTix+4yO3进行了水基流延成型制备陶瓷薄膜的研究,为LNT“M-相”陶瓷材料的产业化奠定了一定的基础。
曾群等对Li2O-Nb2O5-TiO2(LNT)进行了系列研究,并且对LNT体系的研究不局限于“M-相”区域中,不仅对具有高介电常数的“M-相”陶瓷材料进行了低温烧结研究,而且在LNT体系中开发探索了具有低介电常数、中介电常数及介电常数可调的新型微波介质陶瓷材料,对材料的组成、结构及微波介电性能之间的关系进行了探讨,同时对新材料进行了一系列的低温烧结研究[26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37]。曾群等采用多种途径对“M-相”Li1.0Nb0.6Ti0.5O3材料进行了低温烧结研究,通过砂磨工艺,制得了粒度更细、分布更均匀的Li1.0Nb0.6Ti0.5O3陶瓷粉体,在一定程度上降低了材料的致密化温度[26];并对其进行了掺杂少量B2O3的低温烧结研究[27];另外,通过设计材料配方,在Li2TiO3固溶体(Li2TiO3ss)区域内探索制备了具有低介电常数的新型LNT陶瓷[28]。结果表明,Li2+xNb3xTi1-3xO3(x=0.01、0.02、0.04、0.06、0.081)介质陶瓷材料具有单斜Li2TiO3固溶体(Li2TiO3ss)相结构,并具有优异的微波介电性能(εr=19~24,Q·f值高达60000GHz,τf可调)。同时,他们对Li2+xNb3xTi1-3xO3(x=0.081)材料进行了掺杂V2O5的低温烧结研究[29],结果表明,当添加1%(质量分数)V2O5时,在920℃烧结获得的样品具有良好的微波介电性能(εr=21.5,Q·f=32938GHz,τf=6.1×10-6/℃)。此外,在LNT三元相图的“M-相”及Li2TiO3ss两相共存的区域内,曾群等首次报道了具有中等介电常数的2种LNT系陶瓷材料即5Li2CO3-1Nb2O5-5TiO2(记为A)及11Li2CO3-3Nb2O5-12TiO2(记为B)。上述2种材料经1100℃烧结后,都具有特殊的子结构——片状“类珠光体”结构以及优异的微波介电性能(A陶瓷:εr≈36,Q·f值约为10482GHz(5.9GHz),τf≈12.2×10-6/℃[30];B陶瓷:εr≈49,Q·f值约为9500GHz(5GHz),τf≈22×10-6/℃[31])。此外,为了进一步降低其烧结温度至900℃附近,对A陶瓷进行了掺杂V2O5及B2O3的低温烧结研究[32,33],结果表明,添加少量的烧结助剂,材料的烧结温度得以降低的同时,样品仍保持优异的微波介电性能。为了进一步简化工艺以及降低成本,还对A陶瓷进行了低温反应烧结研究[34],掺杂1%(质量分数)B2O3的样品在900℃低温反应烧结后,材料具有相对优异的微波介电性能(εr达41,Q·f值达9885GHz,τf值约为43.6×10-6/℃)。在上述研究基础上,曾群等还通过简单复合“M-相”及Li2TiO3ss两相,设计并分析研究了介电常数在较大范围内可调(εr为20~60)的新型LNT陶瓷材料[35]。Zhou等[36,37]对LNT体系中具有中等介电常数的材料也进行了初步研究,制备获得了5.7Li2CO3-Nb2O5-7.3TiO2以及3Li2CO3-Nb2O5-3TiO2具有中等介电常数的陶瓷,并对这2种陶瓷进行了低温烧结研究。结果表明,添加少量B2O3,可以使5.7Li2CO3-Nb2O5-7.3TiO2陶瓷材料的烧结温度从1100℃降低至约900℃,并且不引起材料微波介电性能的大幅度下降;在3Li2CO3-Nb2O5-3TiO2材料中掺杂2%B2O3-CuO混合物,材料的烧结温度降低至900℃以下,同时保持着良好的微波介电性能。
可见,固有烧结温度低的Li2O-Nb2O5-TiO2体系陶瓷材料发展十分迅速。目前,已开发出多种性能优异的新型LNT微波介质陶瓷材料,其应用前景广阔,十分值得研究者们进一步深入研究。
3 目前低温共烧陶瓷所存在的问题
到目前为止,在低温烧结微波介质陶瓷方面虽然取得了一定的成果,但仍有一些问题有待解决。对一些材料体系而言,实现材料的低温化并不难,难点是在实现低温化的同时,保持良好的综合微波介电性能。很多材料在高温烧结时具有优异微波介电性能,而在低温化后性能恶化。因此,在降低烧结温度的同时,如何协调εr、Q·f、τf之间的关系,解释相互制约影响的物理机制等是目前急需解决的问题之一。
此外,在低温烧结助剂的选择方面也还未形成成熟的理论基础,低温烧结动力学分析以及相组成、微观结构与介电性能之间的内在规律的分析研究还不深入,大多仍然是以实验经验为主,缺乏相关的理论分析研究,材料研究与器件的设计以及工艺也未能很有效地结合。
篇4：中国陶瓷材料美学的权利扩张
中国陶瓷艺术的风格停顿，其实来源于1949年以来，基于统治美学的旧的陶瓷艺术出现历史性断层，而新的陶瓷美学尚未成形，所导致的一种陶瓷美学沿革缺失症。从这个角度来说，中国陶瓷美学的二次启蒙，或许也正在这个断层的截面上，悄然萌发。而这一萌发，依然宿命般地要基于材料，而绝不是某种观念性的东西。因为材料是一切艺术表达的基础。
虽然有很大一部分涉及陶瓷材料的当代艺术家，将陶瓷材料仅仅当做表述的语言方法之一，而并不严格地将自己涉及陶瓷材料的艺术施行，作为自己艺术生涯的主体范畴。这就导致了一种观点的产生，即：材料在这里，精神在别处。严格地说，这其实是一个具有普遍意义的观点，甚至适合于任何门类的艺术，油画、雕塑、水墨，乃至于多媒体与综合材料艺术，而这已经不在基于材料划分的艺术门类范畴里说话了。
但这也恰恰是当下中国陶瓷艺术的观点分歧所在：一方面，绝大部分长期从事陶瓷艺术创作的人们，深陷在陶瓷材料的符号属性与表达可能的局限性中，而无法突围，甚至并不认为应该突围；另一方面，一批具有探索精神的艺术家，开始高举“当代艺术”的旗帜，杀进长期缺乏创新思想，处于半封闭状态的中国陶瓷艺术领地，用纯粹西方的美学观点和主张，来图谋策动中国陶瓷艺术的权利交接。
对于旧的陶瓷美学来说，革命是必须的，这绝不是对陶瓷文化的反动。如果说完整继承旧的美学是对文化延续性的源头进行保护，那么对旧的美学进行革命，则是陶瓷艺术发展的必经之路。
美学家吴炫在其《否定主义美学》一书中，谈到美与审美，存在于“本体性否定”之中，其认为所有的审美现象，其发生并不是自然性变异而导致的，而是因为作为主体的人“不满足于”自然性现实而产生。
那么也就是说，一千多年以来存在于皇权统治与官方审美需求中的旧的陶瓷美学系统，在皇权消失与官窑系统崩盘的历史背景下，成为了某种既无法自然性变异，也无法统摄性改造的僵死状态，若要对这一状态进行改变，非进行陶瓷材料表述可能的“本体性否定”不可。
而陶瓷材料表述可能的“旧的本体性”到底在何处呢？我们当然不能简单地指认某种陶瓷文化的呈现类型即为“旧的本体性”，但由于其相对于文化发展问题的大面积固化与僵持，以及充分成熟的技艺和传承，因而具有了“本体性”意义。
在中国景德镇，这个作为中国陶瓷文化与艺术的大本营，人们至今认为陶瓷艺术，必定要尊崇古老的治瓷法度，“不可以！”“你不懂陶瓷！”成为陶瓷领地中常见的权利掌握的彰显词汇。一大批将旧的审美趣味当做“非物质文化遗产”来继承的人们，用一种皇权般的坚固观念，抵抗着试图摧毁旧的陶瓷表述法则的外来力量。景德镇的“大师”们，更是将陶瓷绘画与装饰的模式，固化为一系列独特的个人风格，沉浸在一片风花雪月的甜美情调中。
毫无疑问，在中国教育系统尚未启动全民美学启蒙的现实条件下，人们普遍的审美经验还停滞在文学情绪的低级范畴里的时候，“大师”们的坚持，是有现实意义的，但这与美学无关，只与利益发生关联。对于陶瓷美学来说，景德镇所有“大师”的作品全部加起来，只相当于一件作品，这件作品集合了传统陶瓷语言中的所有技法和语言关系，成为了一种陶瓷美学的“本体性”存在。它坚固到让人窒息，且纯粹属于“庸俗艺术”的范畴。美国批评家克莱门特·格林伯格（Clement Greenberg）认为指认庸俗艺术的前提条件，就是一种近在眼前的，充分成熟的文化传统的存在。庸俗艺术可以利用这种文化传统的诸种发现和成就，以及已臻完美的自我意识，来为它自己的目的服务。这里的目的当然包括了经济利益的诉求。
周先锋的出现，成为打破这一窒息感的一丝亮光。
令人欣慰的是，周先锋并不是从外面，用某种“综合材料”性质的西方美学观念来撬开这坚固的堡垒的。
周先锋毕业自景德镇陶瓷学院，其所受的陶瓷教育完全是正统的旧陶瓷美学的本体论与方法论。周先锋说：“我今天还能记住并影响我的教导，并不是陶瓷学院所传授的技艺系统，而是一句话，这句话来自一个不知名的女性老师，正是她说的‘今天教给你们的技术，都仅仅是一种方法，重要的不是这些方法，而是人的精神’，让我走到今天，走到对陶瓷材料语言表述的探索之路上来”。
周先锋对陶瓷材料的叛逆性探索，正是来自其对自我精神需求的遵从。
周先锋曾在即将毕业期间，谋求过留校，但没有成功。或许这对于周先锋来说，当时是极其失望的。虽然周先锋后来在准备毕业的时候，已经因参加一个小型的名为《问土》的陶艺展而小有名气，甚至留校的谋求因而也有了眉目，但倔强的他最终选择了离开。
这一离开，反而让周先锋获得了一种更大的艺术视野。
他开始涉及油画、综合材料、以及观念艺术与行为艺术。他在陶瓷艺术的大范畴里，努力探索陶瓷材料的表述可能。2004年，周先锋创作了一批形式主义的陶瓷作品，以此来探索陶瓷及其相关材料能否获得一种全新的，综合材料式的语感效果。《红与绿》、《怒放》就是其中比较成熟的作品之一。这些尝试性的探索，让周先锋逐渐打开了艺术思路，并向当代艺术的纵深方向挺进。2009年，其陶瓷观念艺术作品《未来考古文献》系列，试图通过陶瓷的状态恒常性特点，来涉及当下中国人多层面的社会性存在，对于历史的文献存留可能。但最终，周先锋用一个名为《碎片》的行为艺术，否定了利用陶瓷的状态恒常性的尝试。
然而2012年，周先锋又用一组名为《修复》的雕塑作品，回望了一次对陶瓷恒常性的否定。这一反复否定的过程，正是周先锋不断前进的历史轨迹，也是其逐渐向陶瓷美学的“本体性否定”靠近的过程。
另一组作品，则更加明显地凸显了周先锋对传统陶瓷材料的语言表述探索。他首先用传统陶瓷材料中的“釉里红”色料，尝试了对观念性的表达（代表作《面具》2008年），然后在2011年的《共生》系列中，对“青花釉里红”这一传统的词组性材料，进行了修辞学范畴的改造。2012年，周先锋则对青花的表述可能进行了跨度巨大的探索，通过使用多重的工具转译，完成其系列作品《梦回长安》系列和《梦游》系列。自唐青花用麦秆蘸料在陶器上点缀花纹开始，到青花绘画吸取水墨精神实现传统青花美学的趣味固化，再到周先锋的多重的工具转译，可以说青花这一陶瓷绘画材料，终于具有了一种完整的美学意义上的流变谱系。
2013年春节之后，周先锋忽然拿出了一组尚未命名的陶瓷作品。该组作品首先颠覆了瓷板的形态特征，让瓷板具有了某种类似手工纸张与透光聚酯材料的观感，然后用包括青花绘画与瓷板阳刻在内的多种表现手段，重新演绎了敦煌壁画艺术。
这次周先锋直接涉及到陶瓷艺术整体材料组本体性的全面否定。可以说，这一组尚未命名的作品，颠覆了陶瓷艺术的全部旧形态，直接激发了陶瓷艺术的形态活力，具有了一种前无古人的材料探索价值。
综观古今中外的陶瓷艺术，基本上只有两条形态线索，其一是器物形态，其二是拟象形态。器物形态基本没有跳出传统陶瓷美学的历史语境，只是在功能性与视觉经验上完成了某种变异；而拟象形态，则自有陶瓷以来，就是一种小众形态，历史上早期的拟象形态体现为仿生型表现，仿木竹瓜果昆虫玉器等等。二战之后，一批日本陶瓷艺术家，全面接受西方美学方法论，开始将陶瓷制作成视觉上完全非陶瓷化的装置，有些作品甚至根本不必使用陶瓷这一材料，直接使用金属或者泥土进行表达，其效果基本一致。也就是说，这已经远远偏离了陶瓷艺术的形态范畴。
周先锋制作的瓷板形态，并没有偏离陶瓷的形态属性，但也完全没有了旧的陶瓷板材的形态特征，因而我们并不能就此指认其属于拟象形态的变异，或者冒然批评此者属于“失败的技术呈现”。但我们能否就此放下一切成见，承认其创造了新的陶瓷瓷板形态呢？这或许并不能在这里武断地下一个定论，其试验性特征还很浓，如果这一瓷板形态被更多的艺术家所使用，恐怕意义就非比寻常了。
这就好比纸张的形态，不同的造纸技术所诞生的不同纸张形态，造就了完全迥异的艺术门类与式样，宣纸的水墨、水粉纸的水彩与水粉画、感光纸的影像等等，完全是不同的艺术门类。
如果周先锋的半透光瓷板能够成为一种公共性材料形态的话，那么他将引起陶瓷艺术大范畴内的表述革命。至少不同的艺术家在使用这一全新的瓷板样式进行创作的时候，其所能够呈现出的画面效果也是完全不同的，更不用说这有可能将激发更多的艺术创作的想象力。
毫无疑问，如果说在中国陶瓷艺术的主体话语权范畴里，依旧是瓶瓶罐罐的天下，依旧是中国传统纸本绘画在陶瓷材料上简单移植的天下，那么周先锋有可能触及到的，恐怕正是陶瓷材料的美学扩张。这或者将撼动的，是旧陶瓷材料美学的话语权利。
篇5：陶瓷材料晶须增韧11
陶瓷材料的晶须增韧
摘要：晶须增韧机理 以及晶须增韧的应用 关键词： 1前言：
晶须强韧化是用高强度、高模量的陶瓷纤维与陶瓷基体构成陶瓷基复合材料，靠裂纹偏转弯曲、纤维脱粘、纤维拔出和纤维桥连等机制来达到模高陶瓷的韧性和强度的一种方法，这样的复合材料称做纤维增强陶瓷基复合材料。晶须对陶瓷的增强、增韧效果不仅取决于纤维和陶瓷本身的性能(强度、弹性模量、线胀系数等)，而且还取决于两者间是否有良好的匹配性(物理和化学相容性)及界而的结合状态。因而有的陶瓷材料加入纤维后可能强度和韧性同时提高，而有的陶瓷材料则仅仅韧性提高而强度下降。因为对陶瓷来说．韧性往往显得要比强废更为重要，因此有时即便是复合后仅韧性提高而强度下降，摊的复合也是值得的。
2增韧机理
1．裂纹弯曲和偏转增韧
在裂纹扩展尖端应力场中，增强体会导致裂纹弯曲和倔转，从而使基体的应力场强度因子降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。随增强体长径比的增加，裂纹弯曲增韧的效果增加。裂纹一般很难穿过晶须，更容易绕过晶须并尽量贴近表面而扩展，即裂纹发生偏转。裂纹偏转增韧示意图见图7—25。
裂纹偏转后受的拉应力往往低于偏转前的，而且裂纹的扩展路径增长，裂纹扩展中需消耗更多的能量，因而起到增韧的作用。裂纹偏转可以绕着晶须倾斜偏转或扭转偏转，一般认为，裂纹偏转增韧主要是扭转偏转机制起作用。
2．晶须脱粘增韧
在复合材料中，晶须或短纤维脱粘会产生新表面，因此需要能量，见图7—26。尽管单位面积的表面能很小，但所有脱粘纤维总的表面能则很大。假设纤维的脱粘能等于应力释放引起的纤维上的应变释放能，则每根纤维的脱粘能为：
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其中：d为纤维直径人为纤维临界长度14为纤维拉伸断裂强度；Zf为纤维弹性模量。将纤维体积
代人，则可求出单位面积的最大脱粘能QD：
由上述分析可知，若想通过纤维脱粘达到最大增韧效果，应使纤维体积含量增高，Lc要大，即纤维与基体的界面要弱。因为Lc与界面应力成反比。
3．晶须桥连增韧
对于特定位向和分布的晶须，裂纹很难偏转．只能沿着原来的扩展方向继续扩展，如图7—28所示。这时紧靠裂纹尖端处的晶须并未断裂，而是在裂纹两侧搭桥，使裂纹表面产生一个压应力．以抵消外加拉应力的作用，从而使裂纹难以进一步扩展，起到增韧作用，即纤维桥连增韧。
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4．晶须拔出增韧
晶须拔出，是指靠近裂纹尖端的晶须或短纤维在外力作用下沿着它和基体的界面滑出的现象。纤维拔出示意图见图7—27。很显然纤维首先发生脱粘才能拔出。纤维拨出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓了裂纹的扩展。纤维的拔出需要外力作功，因此起到增韧作用。
提高界面的结合强度会提高纤维的拔出效应对韧性的贡献。如果纤维与基体间的结合太弱，稍受力纤维就从基体中拔出．基体无法把外界载荷传递给纤维，纤维不能成为承受载荷的主体，因面强韧化效果差，甚至可能围结合稀松，纤维的存在类似于孔洞，反而会降低强度和韧性；反之如果纤维与基体的界面结合强度过高，则不能发生纤维与基体的界面解离(裂纹偏转的一部分)和纤维的拔出，材料将以灾难性的脆性方式断裂面不是以韧性方式断裂，虽然可以提高强皮但不能提高韧性。因此，影响增韧效果最为关键的问题之一是界面强度，此界面强度应适中，不能高于纤维的断裂强度。
3影晌Sic晶须增韧的因素
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3.1界面性质
3.1.1界面的物理相容性
界面的物理相容性是指纤维与基体问弹性模量和线胀系数的关系。在cMc材料中，纤维和基体一般是不同的物质，因而线胀系数和弹性模量通常是不同的，即使是同种物质(如SiC纤维和SiC陶瓷基体)，因晶体结构不同或各向异性，其线胀系数和弹性模量也会有所不同，而线胀系数和弹性模量的差异会对纤维强韧化的效果产生非常重要的影响。由于材料在烧结后的冷却过程中，因线胀系数不同，在界面上会产生残余应力和残余应变，甚至可能因陶瓷基体本身的脆性(大多数陶瓷材料的断裂应变值小于o．05％)面出现微裂纹，这种现象称为热失配。残余应力正比于∆a∆T，其中∆a＝af-am,af和am分别为纤维和基体的线胀系数；∆a是烧结象度与当前温度的差值。若∆a＞o，即纤维线胀系数大于基体线胀系数时，纤维沿轴向受拉应力，基体受压应力，纤维产生一定的预拉应力，成为载荷 的主要承载者，有利于强度和韧性的提高；反之若∆a＜0，纤维沿轴向受压应力，基体受拉应力，当材料受外力作用时，纤维不能先于基体象提载荷，不利于强韧化。因此对同一种纤维，基体的线胀系数小，强韧化效果好。在应变相同的情况下，若纤维的弹性模量比基体大，纤维将分提大部分载荷，从面有利于强韧化；反之若纤维弹性模量小于基体的，则纤维的作用不能充分发挥出来。
因此一般要求Ef＞Em、和af＞am、Ef、Em、af、am分别为纤维和基体的弹性模量和线胀系数。
3.1.2界面的化学相容性
界面化学相容性是指在烧结和使用温度下，纤维与基体间不发生化学反应及纤维性能在该温度下不致退化，否则纤维的增强韧补作用将要降低，面且还会因由此结材料带来的缺陷导致材料的性能下降。因此有必要研究纤维与基体之间界面的结合方式及其对材料性能的影响。
纤维与基体的界面结合有两种，一种是物理结合，一种是化学结合。当界面为物理结合时，界面两相仅为机械咬合．界面结合强度较低，这时只须考虑弹性模量和绥胀系数的匹配性即可，而无须考虑化学相容性。而当界面为化学结合时，界面有新相生成．且购相间为化学键相接，界向结合强度较高，不易发生界面解离和纤维拔出，有利于增强、增韧。但若界面结合过强(超过纤维强度)，不能发生界固解离和纤维拔出，只能导致纤维断裂；过多的纤维断裂，必将导致材料以脆性方式断裂，虽然可提高强度，但却不能提高韧性。
实际上，在正常的烧结温度下．纤维一般不会与陶瓷基体发生全面的化学反应而损害纤维的整体性能，但往往会与基体发生—定的界面反应，形成过强的界面强度：比如碳纤维就会与多种陶瓷特别是氧化物陶瓷形成过强的界面。因此，为获得良好的增韧效果，通常要对纤维进行适当的表面涂层处理，以起隔离作用，防止形成过强的界面。
3.2 晶须的性能
3.2.1 晶须尺寸要从晶须的长径比来考虑。随着晶须长径比的增加，晶须完整性越好，金属强化理论课程论文
结构中所包含的缺陷也会减少，晶须性能越高。但是晶须长径比越小导致单位体积用量的增多和界面面积增大，在基质中不易分布均匀，造成复合困难。总之复合材料对SIC晶须的共同要求是:完整的p一SIC晶须单晶含量高，直晶率高，弯晶和复晶的含量低，晶须的直径、长短和长径比的分布均匀性好，晶须中的缺陷少，杂质的含量低。
3.2.2 晶须含量晶须含量的不同将影响到增韧机理和复合材料的断裂模式。如果晶须含量过高，易形成团聚，在基体中分散不均匀，复合材料的断裂韧性值不会太高;反之如果晶须含量过低，不但起不到增韧的作用，反而成为多余夹杂甚至成为缺陷源。因此晶须只在在一定的含量下，才能有效实现增韧作用，根据简化模型可以计算晶须的最佳配比。
3.2.3晶须强度增韧效应分析显示晶须的强度是很重要的。根据前人研究表明，随着晶须强度的增加，桥接增韧效应也增加。同样拔出效应也随晶须强度增加而增加。而含缺陷的晶须导致增韧效果降低。
3.2.4 晶须排布晶须在基体中的排布方向对增韧效果影响很大。实践证明:当晶须增韧陶瓷刀具材料，晶须排布平行于前刀面时，晶须径向受拉，造成界面脱离基体，起不到增韧的效果;当晶须排布垂直于前刀面时，晶须轴向受拉，通过裂纹偏转和拔出效应吸收裂纹扩展能量，起到增韧的效果。SiC增强陶瓷基材料的研究与应用
碳化硅晶须增强陶瓷材料的研究中,开始主要以Al2O3,ZrO2,莫来石等为基体材料,随着复合技术的不断成熟,基体材料又出现了Si3N4等非氧化物材料。碳化硅晶须的加入使复合材料的断裂韧性、抗弯强度等性能有明显的改善。
SiC晶须增韧氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷具有熔点高、硬度高、耐磨、结构稳定等优点,但其强度较低。用SiC晶须增强氧化铝的研究首先是由Becber于1984年报道的。实验证明[8],当SiC晶须的体积分数为20%时,SiCw/Al2O3复合材料的弯曲强度达508MPa,断裂韧性KIC为8.78MPa·m1/2,比纯铝的KIC提高了近一倍。碳化硅晶须补强后从而进一步拓宽了氧化铝的用途,目前已被应用于磨损部件、切削刀具和内燃机的某些构件。其中SiC晶须增韧的陶瓷切削刀具材料,以其良好的断裂韧性和抗热冲击性能在切削高温合金等难加工材料方面表现了优异的性能,延长了刀具的使用寿命,切削效率远高于普通刀具,应用潜力巨大。但目前用于刀具的SiC晶须增强氧化铝陶瓷还存在以下两个问题题:一是SiC晶须在切削加工时能与金属钛和铝发生化学反应,而不适合金属钛和铝工件的加工;二是切削温度超过1000℃,SiC晶须也会与钢发生化学反应,产生硅化铁,使刀具很快磨损[9]。
3.2 SiC晶须增韧氧化锆陶瓷
四方氧化锆陶瓷增韧之源是氧化锆中的相变,因而增韧效果受温度的制约。但在中高温条件下为热力学稳定期,其相变增韧作用消失。而且,由于其断裂应力与相变临界应力相互制约,强度和断裂韧性值往往不能同时达到最大,晶须补强效应被认为是弥补该材料上述缺陷的最有效的方法之一[10]。王双喜等[11]研究发现,在2mol%Y2O3-超细料中加入30vol%的SiC
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晶须,可以细化2Y-ZrO2材料的晶粒,并且使材料的断裂方式由沿晶断裂为主变为穿晶断裂为主的混合断裂,从而显著提高了复合材料的刚度和韧性。氧化锆增韧陶瓷可用来制造发动机构件,如连杆、轴承、汽缸内衬等,此外,由于其隔热性能优异、线膨胀系数高(与金属相当),故在隔热发动机上可作为金属的匹配件材料。
3.3 SiC晶须增韧莫来石陶瓷
莫来石是Al2O3-SiO2二元体系中唯一在常温和高温条件下都稳定的晶相,是一种重要的结构和功能陶瓷候选材料,目前已成为先进陶瓷来石材料的弯曲强度和断裂韧性都比较低,从而影响了其实际应用。中科院上海硅酸盐研究所的黄政人等[12]采用30vol%βSiC晶须增强莫来石,在SPS烧结条件下材料强度比热压高10%左右为570MPa,断裂韧性为4.5Mpa·m1/2比纯莫来石提高100%以上。吕林等[9]的研究将莫来石陶瓷材料的增韧补强与发动机低应力化设计结合起来,所研制的6150无水冷发动机经过700h台架耐久考核实验,耐久性试验的时间达到了国际领先水平。
3.4 SiC晶须增韧氮化硅陶瓷
SiC晶须增韧Si3N4陶瓷是提高其断裂韧性和稳定性的主要途径之一。已有的研究表明[13]晶须增韧效果不仅取决于晶须的分散程度、晶须尺寸和体积分数,而且与晶须的空间位置及方向性密切相关。Wang Chang an[14]等对SiC晶须的氮化硅基复合材料中晶须取向的研究表明,当晶须方向基本一致且晶须与基体界面弱连接时,此方向中的断裂韧性具有极大值,抗折强度和断裂韧性分别为1038MPa和10.7MPa·m1/2;王东方等[15]在氮化硅增韧的实验中发现,SiCw/Si3N4的硬度达22GPa,断裂韧性为10MPa·m1/2,分别比纯氮化硅提高了10%和近两倍。氮化硅陶瓷的一系列优异的物理机械性能及化学性能,在高温结构材料、工具陶瓷材料、耐磨陶瓷材料和耐磨腐蚀陶瓷材料等方面,具有极大的市场和应用潜力。随着晶须增韧研究的不断深入,氮化硅陶瓷在刀具、轴承、发动机、绝缘材料等方面的应用将会更加完善。
3.5 SiC晶须增韧其它陶瓷材料
近年来的研究证明,SiC晶须在增强钛酸铝陶瓷、氧化锌陶瓷、石英玻璃、多孔硅陶瓷等实验中都得到了较好的增韧效果,此外,在增韧金属基复合材料和高分子材料中也有广泛的应用。
瞿峻[1]，熊惟皓研究Sic晶须增强Ti(C，N)基金属陶瓷的结果表明，当微米级SIC晶须的添加量为1%时，抗弯强度和断裂韧性达到最高，分别为1905MPa和9.SMPa.m1/2，随着晶须添加量的增加，其力学性能呈下降趋势。
丁燕鸿，杨杨[2]采用SIC晶须作为增韧剂，以金属粘结相和碳化物硬质相作为添加剂，经过混合成型后，采用真空烧结法制备出新型的SIC晶须增韧Ti(C，N)基金属陶瓷复合材料刀具(牌号为TN3OW)。对TN3衅切削刀具材料的成分、制备工艺、显微组织结构进行了实验研究和理论分析。结果表明:与TN30切削刀具相比，TN30W刀具材料具有更高的硬度值、更好的抗弯强度和断裂韧性等优良的性能;在SIC晶须含量为15%、烧结温度为1470℃
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时，TN3OW切削刀具能获得最佳的综合力学性能，特别是抗弯强度和断裂韧性得到明显的提高。
刘宗伟，张建华[3]对HAP/siCw复合生物陶瓷的微观结构和力学性能进行了研究。研究了晶须含量和晶须取向对复合材料微观结构和力学性能的影响。分析了晶须取向对复合材料力学性能的影响，发现SICw择优分布在垂直于热压面内，材料在平行于热压面的方向上力学性能最好，在垂直于热压面的方向上力学性能最差。
张淑婷，姚广春[4] 本文首次研究了添加SIC晶须制备SICwN/FiZeO;陶瓷复合材料。结果表明，SIC晶须的添加起到了良好的补强效果。加入SIC晶须后抗热震性有所下降，显著提高了试样抗冲击性能，冲击断口有明显的纤维脱粘及拔出现象，其增强机理为纤维的脱粘和拔出效应。SIC纤维的加入使试样的抗折强度略有上升。添加SIC纤维能够显著提高试样的抗热震性，残余抗折强度保持率随着纤维添加量的增加显著上升。界面的分析结果表明，复合材料界面是纤维与基体之间形成的互扩散层，界面结合牢固，使复合材料力学性能提高。
郑建智，郑勇[5] 研究了三种晶粒长大抑制剂和SiC晶须对金属陶瓷组织和性能的影响，得出如下结论：加入Cr3C2、VC对金属陶瓷晶粒的细化作用不明显，而加入TiC后，硬质相聚集，气孔率增加，力学性能较差；加入0.5 wt.%SiC晶须后，金属陶瓷晶粒细小，组织均匀，抗弯强度、硬度和断裂韧性都较高。而随着晶须加入量的增加，界面的润湿性降低，孔隙率增加，力学性能急剧降低。
赵永乐，郑勇[6]研究了SiC晶须添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明：SiC晶须添加量为1.0wt%时，可使晶粒细化，显著提高金属陶瓷的强韧性，比金属陶瓷基体分别提高了24%、29%；SiC晶须增韧金属陶瓷的机理主要是裂纹偏转、晶须的拔出及晶须的桥联增韧。
罗学涛，陈小君等[7]通过SIC晶须在载体纤维中定向挤出和热压烧结工艺制备了高度定向SIC晶须增韧Si3N谧复合材料，实验结果表明，70%以上SIC晶须的定向角在0~100之间，具有较好的方向性.过高的烧结温度和晶须含量使材料抗弯强度降低·晶须定向方向的断裂韧性(单边切口垂直于定向晶须)比横向方向高出20%.1000和SO0oC温差的热震实验表明，定向SIC晶须复合材料比随机SIC晶须复合材料的抗热震性能高得多。
曹玉军,刘 杰[8]通过正交试验法对WC/SiCW陶瓷复合材料进行了成分和热压工艺参数优化,经优化制备的该类复合材料与纯WC材料相比,抗弯强度提高了约50%,断裂韧性提高了30%~40%,维氏硬度提高了10%~15%。切削试验数据证明,本试验制得的WC/SiCW复合陶瓷刀具材料的车削性能优于同类型硬质合金材料,表明通过SiCW替代金属粘结相来增韧补强WC陶瓷刀具材料的方法是可行的。
丁燕鸿，刘建文[9]主要研究了不同的SiC晶须(简称SiCw)加入量和真空烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料性能的影响,并对SiCw的增韧机理进行了探讨。结果表明:在SiCw的质量分数为15%、真空烧结温度为1470℃时,SiCw增韧Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料
金属强化理论课程论文 的综合力学性能最佳;材料中存在裂纹偏转、裂纹桥接和晶须拔出等增韧机理。
魏源迁，山口胜美等[10]为了考察使用SiC晶须作为磨料和酚醛树脂结合剂制成的一种SiC晶须砂轮砂轮的磨削特性对难加工材料如模具钢SKD11(HRC60)进行了大量的磨削试验。试验结果表明该砂轮不仅具有很高的磨削比(6000以上)和磨削效率,而且能获得纳米级加工表面(Ra1.5nm/Ry16nm)。
王海龙,汪长安等[11]研究了SiCW和SiCP的添加量对于SiC/ZrB2陶瓷材料的显微结构、力学性能的影响,并分析了SiCW和SiCP对ZrB2陶瓷力学性能影响的协同作用和增韧机制。结果表明SiC/ZrB2复合材料强度和韧性提高的原因在于SiCW和SiCP抑制ZrB2晶粒长大,促进ZrB2的致密化,此外, SiCW和SiCP的协同作用也有助于材料韧性的提高。
聂立芳,张玉军,魏红康
5晶须增韧陶瓷基复合材料的应用
SICw是金属基、陶瓷基和聚合物基等先进复合材料的增强剂，能够提高复合材料的强度、韧性、硬度、耐热性、耐磨性、耐蚀性和触变性等。还具有导电、绝缘、抗静电、减振、阻尼、隔音、吸波、防滑、阻燃等多种功能[5]。能够制造高性能的工程塑料、复合材料、胶粘剂、密封剂等，有着广泛的用途。SICw是已合成晶须中硬度最高、模量最大、抗拉强度最大、耐热温度最高的晶须产品。陶瓷种类繁多，基体材料性能复杂，在不同条件下其补强增韧机理不同，并且在很大程度上是取决于晶须一基体之间的界面结合情况，用SIC晶须作为增强体时，复合材料的性能会因基体的不同而不同，相应的也就有了不同的用途。见上表1一2。展望
SiC晶须增强陶瓷基复合材料始于上世纪80年代后期。近年来,随着研究的深入和技术的进步,其发展十分迅速,在机械、电子、航天等领域得到了推广和应用。然而SiC晶须在实际应用中还存在几方面问题:(1)晶须在基体中分散的均匀工艺提出了较高的要求。(2)烧结过
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程致密化。SiC晶须增韧陶瓷基复合材料中,晶须含量高则韧性越大,但就目前的烧结工艺而言,只能制备晶须含量少于30%的材料,因此,如何改善工艺提高烧结过程的致密化是有待解决的问题。(3)不管是何种增韧机制,增韧都是外加应力在晶须-基体界面附近被部分吸收的结果。因此,有效的提高界面结合状态是提高增韧效果的重要环节。对晶须进行表面处理或在坯体中添加剂的加入将是未来研究的重点。此外,SiC晶须产量小、成本高等缺点也是限制其应用的一个因素。[12]
参考文献
篇6：陶瓷材料的应用与前景
作者：李倩 单位：辽宁工程技术大学
一、陶瓷材料发展历史及其概念的内涵
陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范围遍及国民经济各个领域。它的发展经历了从简单列复杂、从粗糙到精细、从无油到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的提高．各个历史阶段赋予陶瓷的涵义和范围也随之发生变化。
原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。
接下来的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。
陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。（这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围）
现代陶瓷材料具有高新技术内涵。与传统材料相比．主要具有以下三个特点：
(1)以现代科技发展的要求为背景．是现代科技发展的产物，为高新技术产品。(2)制造工艺复杂，需要现代科技成果的指导．因而为技术知识密集型产品。(3)具有优异的威特殊的性能，能满足商新技术产业的要求。
二、陶瓷材料的分类
研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。
这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。
陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。
随着生产与科学技术的发展．陶瓷材料及产品种类日益增多．为了便于掌握各种材例或产品的特征，通常以不同的角度加以分类。
1.按化学成分分类
(1)氧化物陶瓷。氧化物陶瓷种类繁多，在陶瓷家族中占有非常重要的地位。最常用的氧化物陶瓷是用Al2O3、SiO2、MgO、ZrO3、CeO2，CaO．Cr2O3及莫莱石(3Al2O3.2SiO4)和尖晶石(MgAl2O3)等。陶瓷中的Al2O3和SiO2相当于金属材料中的钢铁和铝合金一样被广泛应用，表11.1中列出了一些氧化物陶瓷．硅酸盐亦属氧化物系列。如ZrsiO4。Call已等，还有复合氧化物如BaT吗、CgyiO；等。(2)碳化物陶瓷。碳化物陶瓷～般具有比氧化物更高的熔点。最常用的是SIC、SC，凤C．TIC等。碳化物陶瓷在制备过程中应有气氛保护。
(3)氨化物陶瓷。氯化物中应用最广泛的是a几，它具有优良的综合力学性能和耐高温性能。另外，TZN、BN、AI问筹氮化物陶瓷的应用也日趋广泛。最近刚刚出现的C3N4，可望其性能超过Si3O4。
(4)四化物陶瓷。硼化物陶瓷的应用并不很广泛，主要是作为深加剂或第二相加入其它陶瓷基体中，以达到改善性能的目的。常用的有Ti已、Zr＆等。
2.按性能和用途分类
(1)结构陶瓷。结构陶瓷作为结构材料用来制造结构零部件．主要使用其力学性能。加强度、韧性、硬度、模量、耐磨性、耐高温性能(高温强度、抗热震性、耐烧蚀性)等。上面讲到的核化学成分分类的四种陶瓷大多数均为结构陶瓷。如 AjZQ石．3N4、Z戏都是力学性能优越的代表性结构陶瓷材料。
(2)功能陶瓷。功能陶瓷作为功能材料用来制造功能器件，主要使用其物理性队如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。例如铁氧体．铁电陶瓷主要使用其电磁性能．用来制造电磁元件，介电陶瓷用来制造电容器，压电陶瓷用来制作位移或压力传感器．固体电解质陶瓷利用其离子传身特性可以制作氧探测器．生物陶瓷用来制造人工骨骼和人工牙齿等。超导材料和光导纤维也属于功能陶瓷的范畴。
值得提出的是，上述分类也是相对的．而不是绝对的，结构陶瓷和功能陶瓷有时并无严格界限，对于某些陶瓷材林二者兼而有之。加压电陶瓷。虽然可将它划分为功能陶瓷之列，但对其力学性能，如杭区强度、韧性、硬度、弹性模量亦有一定的要求。首先必须有足够的强度，在承受E力时不致破坏，才能实现共压电特性。另外如高温结构陶瓷或航天器防热部
件用抗热震耐烧依陶瓷，虽属结构陶瓷之列．但抗热展性不但决定于它本身的强度、韧性、模量，而且导热系数、热膨胀系数也与力学性能一样，对抗热震性有着十分重要的影响。耐腐蚀性是化工陶瓷(如耐酸泵)的重要性能，但要求必须具有～定的力学性能，才能满足承我要求。超导材料就是因为脂性大，做成导线困难．因而目前尚不能进入实际应用阶段。综上所述，不论是结构陶瓷还是功能陶瓷，力学性能是陶瓷材料的最基本性能．只不过是不同用途对力学性能要求的高低不同而已。
本章讨论的对象主要是结构陶瓷。
三、陶瓷材料的特点
1.陶瓷材料的性能特点
众所周知，金属材料(纯金日或合金)的化学健大都是金属但，是由金属正高于和充满其间的电子云所组成，金属键没有方向性．因此金属有很好的塑性变形性能。而作为无视非金属化合物的陶瓷来讲，其化学定是高于健和共价键。这种化学性有很强的方向性和很高的结合能。因此，陶瓷材料很难产生塑性变形．脆性大，裂纹敏感性强。这就是陶瓷材料的致命弱点。但也正是由于它具有这种化学健类型，使结构陶瓷具有一系列比金属材料优异的特殊性能。
①②高高硬焰度点。
决决
定定
了了
它它
具具
有有
优杰
异出的的耐耐
磨热
性性
； ；
③高化学稳定性．决定了它具有良好的耐蚀性。
尽管陶瓷材料有如此优异的特殊性能．但由于其致命的缺点——脆性，因而限制了其特性的发挥和实际应用。因此，陶瓷的韧化使成为世界瞩目的陶瓷材料研究领域的核心课题(详见陶瓷的韧化一节)。
2.现代(先进)陶瓷与传统陶瓷的比较
现代陶瓷与传统陶瓷相比．从原料组成、制备工艺、组织结构及性能均有显著的区别。
四、陶瓷材料的应用与前景
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材
料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。
参考文献：
1.Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3(x=0.05,0.10)系无铅压电陶瓷的制备及性能研究 全部作者：张帅
第一作者单位：中国矿业大学材料科学与工程学院 关键词：钛酸铋钠；无铅；压电性能
摘要：本文的工作是采用传统固相合成法对Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3（x=0.05，x=0.10）系统进行了制备，并利用D8 Advance X射线衍射仪、JSM6380LV型扫描电镜对所制备的陶瓷进行了结构分析、形貌分析，利用介电、铁电测量方法对所制备的压电陶瓷的电学性能进行了...[查看全部] 论文摘要：本文的工作是采用传统固相合成法对Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3（x=0.05，x=0.10）系统进行了制备，并利用D8 Advance X射线衍射仪、JSM6380LV型扫描电镜对所制备的陶瓷进行了结构分析、形貌分析，利用介电、铁电测量方法对所制备的压电陶瓷的电学性能进行了初步的研究。研究结果表明，Bi0.5(Na0.96-xKxLi0.04)0.5TiO3压电陶瓷是纯的钙钛矿结构；扫描电镜结果表明，K+可以促进晶粒细化；随着K+含量的增加压电常数d33、介电损耗tan?呈增大趋势，而相对介电常数?r、Qm随K+含量的增加呈下降趋势。[返回] 发布时间 ：2010.09.10 11:49:31 学科：材料科学
2.LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料的韧化机理 全部作者： 第一作者单位：
关键词：LiTaO3/Al2O3；断裂行为；增韧机理；电畴结构
摘要：LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料具有广阔的发展和应用前景。本文通过对其第二相LiTaO3断裂行为及增韧机理进行了探讨, 对LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料不同制备工艺的韧化分析。结果表明 LiTaO3压电陶瓷颗粒能够与Al2O3 陶瓷基体稳定共存，并能较好的起到增韧作用。...[查看全部] 论文摘要：LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料具有广阔的发展和应用前景。本文通过对其第二相LiTaO3断裂行为及增韧机理进行了探讨, 对LiTaO3/Al2O3 陶瓷复合材料不同制备工艺的韧化分析。结果表明 LiTaO3压电陶瓷颗粒能够与Al2O3 陶瓷基体稳定共存，并能较好的起到增韧作用。获得最佳性能的合适的制备工艺是目前的研究趋势。[返回] 发布时间 ：2010.09.08 11:13:1 同行评议： 修改意见如下：
1、文中应讨论不同LiTaO3 / Al2O3混合比例对复合微观结构、材料力学、电畴结构的影响，这点对工程应用和复合陶瓷的理论研究也非常重要。
2、注意修改文中表达错误：如将压电陶瓷作为第二相加人结构陶瓷，达到强韧化目的等文字表达...[查看全部] 同行评议： 修改意见如下：
1、文中应讨论不同LiTaO3 / Al2O3混合比例对复合微观结构、材料力学、电畴结构的影响，这点对工程应用和复合陶瓷的理论研究也非常重要。
2、注意修改文中表达错误：如将压电陶瓷作为第二相加人结构陶瓷，达到强韧化目的等文字表达错误。
3、对实验结果的分析最好能有图片和测量曲线等证据加以支持和说明，这才是科学研究的价值所在。
4、英文摘要要重写。[返回] 学科：物理学
3.Si3N4-SiC纳米复合陶瓷材料的研究
全部作者：董利民;张宝清;田杰谟;郑京;Dong Limin,Zhang Baoqing,Tian Jiemo,Zheng Jing 关键词：Si3N4;SiC;纳米复合陶瓷
摘要：用粒度为５０～７０ｎｍ的纳米级ＳｉＣ粉体与微米级的Ｓｉ３Ｎ４粉体复合来制备Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料，对纳米ＳｉＣ含量不同的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的微观组织结构与
性能的关系进行了研究。结果表明：纳米Ｓ...[查看全部] 论文摘要：用粒度为５０～７０ｎｍ的纳米级ＳｉＣ粉体与微米级的Ｓｉ３Ｎ４粉体复合来制备Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料，对纳米ＳｉＣ含量不同的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的微观组织结构与性能的关系进行了研究。结果表明：纳米ＳｉＣ质量分数为１０％时，经热压烧结法制备的Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ纳米复合陶瓷材料的抗弯强度为８４４ＭＰａ，断裂韧性为９．７ＭＰａ？ｍ１／２。微观组织结构的研究还表明，纳米ＳｉＣ的不同含量影响着基体Ｓｉ３Ｎ４的晶粒形貌，从而决定了复合材料的性能。探讨了纳米级ＳｉＣ在基体中的形态、分布及其对基体强化增韧的新机制。[返回] 收录情况： 清华大学学报 1996年第6期 期刊链接：清华大学学报 4.陶瓷复合挺柱的研制
全部作者：孟嗣宗,齐龙浩,金之垣,莫伟;Meng Sizong,Qi Longhao,Jin Zhiyuant,Mo Wei 关键词：柴油机;陶瓷;挺柱
摘要：本文介绍柴油机的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合挺柱的研制工作，包括挺柱的设计、陶瓷与金属的连接技术及磨损试验的结果。试验结果表明，采用陶瓷复合挺柱后，不仅挺柱本身的磨损量大为下降，与其配对的凸轮的磨损也下降了三分之二。[查看全部] 论文摘要：本文介绍柴油机的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合挺柱的研制工作，包括挺柱的设计、陶瓷与金属的连接技术及磨损试验的结果。试验结果表明，采用陶瓷复合挺柱后，不仅挺柱本身的磨损量大为下降，与其配对的凸轮的磨损也下降了三分之二。[返回] 收录情况： 清华大学学报 1995年第2期 期刊链接：清华大学学报 学科：暂无
5.电子封装材料的研究现状及趋势
全部作者：汤涛,张旭,许仲梓;TANG Tao, ZHANG Xu, XU Zhong-zi 关键词：封装材料;陶瓷基;塑料基;金属基
摘要：电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、便携化、多功能化。电子封装材料也随之迅速发展，已成为一种高新产业。介绍了电子封装材料的概念、作用和分类，分析总结了近年来国内外电子封装材料的生产研究现状，比较了陶瓷基、塑料基和金...[查看全部] 论文摘要：电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、便携化、多功能化。电子封装材料也随之迅速发展，已成为一种高新产业。介绍了电子封装材料的概念、作用和分类，分析总结了近年来国内外电子封装材料的生产研究现状，比较了陶瓷基、塑料基和金属基封装材料的特点，最后展望了电子封装材料的发展趋势。[返回] 收录情况： 南京工业大学学报(自然科学版)2010年第7期 期刊链接：南京工业大学学报(自然科学版)学科：暂无
6.溶胶-凝胶法制备二氧化硅无机膜的工艺研究
全部作者：李小霞,江云波,张克铮;LI Xiao-xia,JIANG Yun-bo,ZHANG Ke-zheng 关键词：溶胶-凝胶法;SiO2;制备;无机膜
摘要：以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,N,N-二甲基酰胺为模板剂,采用溶胶-凝胶工艺在Al2O3基体上制备SiO2无机膜。考察了涂膜方式、溶胶的醇硅物质的量比及停放时间对膜性能的影响。结果表明,采用浓稀结合的方式涂膜可提高制膜效率及膜的性...[查看全部]
论文摘要：以正硅酸乙酯为原料,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,N,N-二甲基酰胺为模板剂,采用溶胶-凝胶工艺在Al2O3基体上制备SiO2无机膜。考察了涂膜方式、溶胶的醇硅物质的量比及停放时间对膜性能的影响。结果
表明,采用浓稀结合的方式涂膜可提高制膜效率及膜的性能;较大的醇硅物质的量比虽然可以获得较好的膜,但制膜周期较长;溶胶停放时间过长,会使膜的性能下降。[返回] 收录情况： 石油化工高等学校学报 2010年第6期 期刊链接：石油化工高等学校 7.压电陶瓷发电能力测试系统的研制
全部作者：程光明,庞建志,唐可洪,杨志刚,曾平,阚君武;CHENG Guang-ming,PANG Jian-zhi,TANG Ke-hong,YANG Zhi-gang,ZENG Ping,KAN Jun-wu 关键词：机械设计;压电陶瓷;压电发电;霍尔位移传感器;电荷放大器
摘要：为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统。根据压电陶瓷发电性能指标以及影响因素,设计了采用霍尔位移传感器和电荷放大器对压电陶瓷振幅和电荷量进行测量的系统。设计制作了数据采集软件,可以...[查看全部] 论文摘要：为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统。根据压电陶瓷发电性能指标以及影响因素,设计了采用霍尔位移传感器和电荷放大器对压电陶瓷振幅和电荷量进行测量的系统。设计制作了数据采集软件,可以对测试数据进行处理和显示。该测试系统为研究压电陶瓷尺寸参数、外界激励的频率和振幅对压电陶瓷发电能力的影响提供了测试分析平台。[返回] 收录情况： 吉林大学学报(工学版)2007年第3期 期刊链接：吉林大学学报(工学版)学科：暂无
8.压电陶瓷能量转换系统
全部作者：闫世伟,杨志刚,阚君武,程光明,曾平;Yan Shi-wei,YANG Zhi-gang,Kan Jun-wu,CHENG Guang-ming,ZENG Ping 关键词：机械设计;压电陶瓷;压电发电装置;能量储存;驱动
摘要：为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响...[查看全部] 论文摘要：为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响下的发电特性,根据试验取得的优化参数和工作方案设计了压电发电装置,并尝试利用其为无线遥控器供电。经过试验测试,压电发电装置在外接100kn负载时最大输出功率为58.2mW,连接存储与控制电路时可满足无线遥控器（以开关无线遥控器为例）的使用要求,信号传输距离达到10m以上。[返回] 收录情况： 西北林学院学报 2008年第3期 期刊链接：西北林学院学报 学科：暂无
9.Co3O4纳米颗粒的溶胶凝胶法制备及磁性
全部作者：韩立安1,常 琳1,牟国栋2,孟泉水1,朱金山1;HAN Li-an1,CHANG Lin1,MOU Guo-dong2,MENG Quan-shui1,ZHU Jin-shan1 关键词：溶胶凝胶;纳米颗粒;Co3O4;磁性
摘要：采用PVA水溶液溶胶凝胶成功制备了粒径为25 nm的Co3O4纳米颗粒,用热重-差热仪、X射线衍射仪、超导量子干涉仪对样品进行了表征。结果表明:当加热温度低于500℃时,产物中含有CoO杂相;500℃以上时,产物为纯相Co3O4纳米颗粒。Co3O4纳米颗粒(25 nm)为立方尖晶石...[查看全部] 论文摘要：采用PVA水溶液溶胶凝胶成功制备了粒径为25 nm的Co3O4纳米颗粒,用热重-差热仪、X射线衍射仪、超导量子干涉仪对样品进行了表征。结果表明:当加热温度低于500℃时,产物中含有CoO杂相;500℃
以上时,产物为纯相Co3O4纳米颗粒。Co3O4纳米颗粒(25 nm)为立方尖晶石结构,晶胞参数a =0.807 66 nm.颗粒形貌基本为球形,颗粒大小分布较均匀。Co3O4纳米颗粒(25 nm)呈现反铁磁向顺磁转变,其奈耳温度TN约为40 K。[返回] 收录情况： 西安科技大学学报 2008年第9期 期刊链接：西安科技大学学报 学科：暂无
10.新型环境净化材料-纳米TiOt2的性能及应用 全部作者：李晓静;LI Xiao-jing 关键词：环境材料;纳米TiO2;超亲水性;光催化降解
摘要：介绍了光催化材料纳米Tio2的光化学特性、光催化活性以及超亲水性。综述纳米TiO2薄膜及纳米TiO：粉末的制备方法、光催化降解性能及其影响因素。提高纳米TiO2光催化降解能力的途径。对纳米TiO2进行改性处理。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物及超亲...[查看全部] 论文摘要：介绍了光催化材料纳米Tio2的光化学特性、光催化活性以及超亲水性。综述纳米TiO2薄膜及纳米TiO：粉末的制备方法、光催化降解性能及其影响因素。提高纳米TiO2光催化降解能力的途径。对纳米TiO2进行改性处理。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物及超亲水性制成纳米TiO2薄膜玻璃。同时介绍了纳米TiO2在环境净化方面的应用，如作为-种环保催化剂净化空气，净化被污染水体，光催化杀菌，以及制成纳米TiO2改性涂料应用于建筑行业。[返回] 收录情况： 辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2002年第12期 期刊链接：辽宁工程技术大学学报(自然科学版)
学科：暂无
11.多孔陶瓷材料应用及制备的研究进展
回顾了多孔陶瓷材料传统的应用领域和制备方法,总结和归纳了多孔陶瓷材料新的应用领域和新的制备方法,指出了当前多孔陶瓷材料的研究热点和今后所要解决的问题 作 者：
韩永生 李建保 魏强民 作者单位：
新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,清华大学材料系,北京,100084 刊 名：
材料导报 ISTIC PKU 英文刊名： MATERIALS REVIEW 年，卷(期)： 2002 16(3)分类号： TQ174 关键词：
多孔陶瓷 泡沫陶瓷 气孔 机标分类号： TQ1 TQ0 机标关键词：
多孔陶瓷材料材料应用制备方法 12.新型陶瓷材料的开发及应用
概要论述了新型陶瓷材料应用及发展,探讨了传统陶瓷材料向现代功能陶瓷材料转变的过程的同时,还重点讨论了新型陶瓷材料在现代机械工业,特别是在动力机械、热能传递、加工工具及轴承等运动部件上的实际应用及发展趋势.作 者： 薛进 张九渊 作者单位：
浙江工业大学,化工材料学院,浙江,杭州,310032 刊 名： 机电工程 ISTIC 英文刊名：
MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 年，卷(期)： 2004 21(12)分类号： TH145.1+1 关键词： 材料 陶瓷 机标分类号： TQ1 TS1 机标关键词：
功能陶瓷材料开发应用及发展运动部件实际应用热能传递加工工具机械工业发展趋势动力机
14.新型陶瓷材料的开发及应用
概要论述了新型陶瓷材料应用及发展,探讨了传统陶瓷材料向现代功能陶瓷材料转变的过程的同时,还重点讨论了新型陶瓷材料在现代机械工业,特别是在动力机械、热能传递、加工工具及轴承等运动部件上的实际应用及发展趋势.作 者： 薛进 张九渊 作者单位：
浙江工业大学,化工材料学院,浙江,杭州,310032 刊 名： 机电工程 ISTIC 英文刊名：
MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 年，卷(期)： 2004 21(12)分类号： TH145.1+1 关键词： 材料 陶瓷 机标分类号： TQ1 TS1
机标关键词：
功能陶瓷材料开发应用及发展运动部件实际应用热能传递加工工具机械工业发展趋势动力机 15.结构陶瓷材料加工技术的新进展
综述了近年国内外结构陶瓷材料加工技术的发展和最新研究成果,主要包括激光、电火花、等离子、超声波、微波等特种加工技术、复合加工技术,以及在传统磨削技术基础上发展起来的界面热化学反应加工、高速(超高速)磨削技术、在线电解修锐磨削技术等,旨在为促进我国的结构陶瓷材料优质、高效、低成本加工技术的发展提供借鉴作用.作 者：
杨俊飞 田欣利 吴志远 佘安英 YANG Jun-fei TIAN Xin-li WU Zhi-yuan SHE An-ying 作者单位：
装甲兵工程学院,装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072 刊 名：
兵工学报 ISTIC EI PKU 英文刊名：
ACTA ARMAMENTARII 年，卷(期)： 2008 29(10)分类号： O346.4 TB32 关键词：
材料合成与加工工艺 结构陶瓷材料 加工技术 作用机理 加工效率 机标分类号： TB3 TQ1 机标关键词：
结构陶瓷材料特种加工技术磨削技术研究成果技术基础反应加工电解修锐热化学电火花等离子超声波超高速微波界面激光国内成本 基金项目： 国家自然科学基金
信息检索及利用论文写作