无机合成化学- 先进陶瓷材料-PPT演示文稿.ppt
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1、先 进 陶 瓷 材 料Advanced Ceramic Materials2023-5-8兵马俑,亦称陶俑,是典型的陶制品兵马俑,亦称陶俑,是典型的陶制品宜兴紫砂壶自明朝流传至今,制造技术精湛宜兴紫砂壶自明朝流传至今,制造技术精湛,色泽淳朴,用来泡茶,茶不失原味,耐热,色泽淳朴,用来泡茶,茶不失原味,耐热保温,不易变质。紫砂泥由粘土、石英、云保温,不易变质。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤铁矿组成,其中母、赤铁矿组成,其中Fe2O3含量约占含量约占7%-10%,TiO21%。 经过了几千年的发展,出现了瓷器。从陶到瓷,经过了几千年的发展,出现了瓷器。从陶到瓷,在技术上主要实现了三大突破:在技术上主
2、要实现了三大突破:瓷土的发现和利用瓷土的发现和利用 瓷土与陶土相比,瓷土与陶土相比,Fe2O3、CaO、MgO等称为等称为助熔剂的物质明显减少,助熔剂的物质明显减少,SiO2的含量也降至的含量也降至70%以下,而以下,而Al2O3的含的含量显著增加。量显著增加。釉的发明和创新釉的发明和创新 釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态的物质,它是釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态的物质,它是用矿物(长石、方解石、石英、滑石、高岭土等)和颜料按照一定用矿物(长石、方解石、石英、滑石、高岭土等)和颜料按照一定的比例配制而成,用多种方法施于陶瓷胚体表面。的比例配制而成,用多种方法施于陶瓷胚体表面。 烧制温度的提高烧制
3、温度的提高 烧制温度从烧制温度从8001000提高到提高到1200以上,相应以上,相应配套的出现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面配套的出现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面,冷却后质地坚硬、光滑、不沾污、高度绝缘、色彩艳丽动人。,冷却后质地坚硬、光滑、不沾污、高度绝缘、色彩艳丽动人。先进陶瓷材料第三部分 常见先进陶瓷的应用第二部分 先进陶瓷材料的制备工艺目录目录 CONTENTS 第一部分 陶瓷材料简介先进陶瓷材料 传统上,陶瓷的概念是指以粘土及其天然矿物为原料,经过粉碎混合、成型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品。亦称为“普通陶瓷”。 一、 陶瓷的概念 广义的陶瓷
4、概念:是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称。 第一部分 陶瓷材料简介先进陶瓷材料二、 陶瓷的性能(1) 强度 理论强度很高,耐压(抗压强度高),抗弯(抗弯强度高),不耐拉(抗拉强度很低,比抗压强度低一个数量级)较高的高温强度。(2) 塑性,在室温几乎没有塑性,韧性差,脆性大,是陶瓷的最大缺点。(3) 热膨胀性低,导热性差,多为较好的绝热材料(=10-210-5w/mK)(4) 热稳定性抗热振性(在不同温度范围波动时的寿命)急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低(比金属低的多,日用陶瓷220)(5) 化学稳定性:耐高温,耐火,不可燃烧,抗蚀(抗液体金属、酸、碱、盐
5、)(6) 导电性大多数是良好的绝缘体,同时也有不少半导体(NiO,Fe3O4等)先进陶瓷材料 按陶瓷的概念和用途来分类,陶瓷制品分为两大类,即普通陶瓷(传统陶瓷)和先进陶瓷(新型陶瓷)。三、 陶瓷的分类普通陶瓷先进陶瓷陶瓷材料简介陶瓷材料简介先进陶瓷材料普通陶瓷与先进陶瓷的主要区别区别区别普通陶瓷普通陶瓷先进陶瓷先进陶瓷原料原料天然矿物原料人工精制合成原料成型成型以注浆、可塑成型为主模压、等静压、流延、注射成型为主烧成烧成烧成温度一般在1350以下,燃料以煤-油-气为主结构陶瓷烧成温度在1600左右 功能陶瓷需要精确控制烧成温度加工加工一般不需要加工需要切割、打孔、研磨和抛光性能性能以外观效果
6、为主以内在质量为主,表现出特定的物理化学性能用途用途炊具、餐具、陈设品和墙地砖、卫生洁具主要应用于航空、能源、冶金机械、交通、家电等行业陶瓷材料简介陶瓷材料简介先进陶瓷材料u结构陶瓷:结构陶瓷:是指能作为工程结构材料使用的陶瓷。它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。强调力学性能强调力学性能。u功能陶瓷:功能陶瓷:功能陶瓷是具有电、磁、光、热、化学、生物等特性,且具有相互转化功能的一类陶瓷。 强调物理、化学性能强调物理、化学性能。透明陶瓷灯透明陶瓷灯陶瓷球阀陶瓷球阀 先进陶瓷先进陶瓷可分为可分为结构陶瓷结构陶瓷和和功能陶瓷功能陶瓷两大类。两大类。陶瓷材料
7、简介陶瓷材料简介先进陶瓷材料 结构陶瓷结构陶瓷l 氧化物陶瓷:如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、莫来石陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化钙陶瓷、氧化铍陶瓷等。l 氮化物陶瓷:如氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等。l 碳化物陶瓷:如碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。l 硼化物陶瓷:如硼化钛陶瓷、硼化锆陶瓷等。按组分分类,结构陶瓷可分为:按组分分类,结构陶瓷可分为:V型陶瓷球阀 结构陶瓷吸声板 氧化锆纳米陶瓷刀 陶瓷材料简介陶瓷材料简介先进陶瓷材料 功能陶瓷功能陶瓷l 电子陶瓷:如绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷等;l 热学陶瓷:如耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷等;l 光学陶瓷:如透明陶瓷、红外辐射陶
8、瓷、发光陶瓷等;l 生物陶瓷:如生物活性陶瓷、医用陶瓷等。按特性分类,功能陶瓷可分为:按特性分类,功能陶瓷可分为:陶瓷材料简介陶瓷材料简介先进陶瓷材料第二部分 陶瓷材料的制备工艺陶陶瓷瓷烧烧结结炉炉坯体成型坯体烧结精加工粉体制备先进陶瓷材料陶瓷原料的种类与性质 粘土与高岭土粘土与高岭土 粘土:主要成分是微细铝硅酸盐,如砖瓦用泥土。粘土:主要成分是微细铝硅酸盐,如砖瓦用泥土。 高岭土高岭土: :以高岭土矿为主要成分,它分为残留高岭土和沉以高岭土矿为主要成分,它分为残留高岭土和沉积高岭土。积高岭土。这两种原料的主要成分为这两种原料的主要成分为SiO2 46.54%, Al2O3 39.50%, H
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