工程材料学 第10章 陶瓷材料
第十章陶瓷材料
2016/4/6
主讲人：胡树兵
引言
你对陶瓷的了解？
1
陶瓷基复合材料
Published on May 22nd, 2015 | By: April Gocha, PhD
3D printing
现代陶瓷知多少？2
引言
●高熔点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀等特性。●密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。●功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。
现代陶瓷有何性能？
3
引
言
什么决定现代陶瓷优异的性能？
4
结构(离子键与共价键混合)
性能
引言
陶瓷材料的韧化先进结构陶瓷
陶瓷材料的烧结陶瓷材料的晶体结构1陶瓷材料的平衡相图目录
陶瓷材料的物理性能陶瓷材料的力学性能234567
1 陶瓷材料的晶体结构
Q1：你们印象中的晶体结构？
简单立方
面心立方
体心立方
①
简单四方
体心四方
②
简单正交
底心正交
面心正交
体心正交
③
1陶瓷材料的晶体结构
Q2：陶瓷（硅酸盐）的晶体结构知多少？
绿宝石Be 3A12(Si 6018) 的晶体结构
1 陶瓷材料的晶体结构1.1 几种典型的晶体结构1.
2 陶瓷(硅酸盐)
的晶体结构
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
●密排结构的点阵间隙
八面体间隙
四面体间隙
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
(l) 闪锌矿结构(zincblend 型、CuCl 型、金刚石型)
?立方系的ZnS ，阴离子构成FCC, 阳离子位于其中4个四面体间隙位置。?可看作是由两种原子各自的面心立方点阵穿插而成，但一点阵的顶角原子位于另一点阵的1/4、1/4、1/4处。
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
●密排结构的点阵间隙
(2) 纤锌矿结构(wurtzite 型，ZnS 型)
阳离子：
（0 0 0）（1/3 2/3 1/2）阴离子：
（0 0 3/8）（1/3 2/3 7/8）ZnS ，ZnSe ，AgI ，ZnO
?实际上是由两个密排六方点阵叠加而成的，其中一个相对另一个平移了r ＝0a ＋0b ＋1/3c 的点阵矢量
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
(3) NaCl 结构
Na +
CI
－
NaCl 结构〔NaCl 6〕八面体的连接方式
?每种离子各自形成面心立方结构，沿轴矢方向平移半个晶格
常数，互相套构而成
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
(4) β-方石英结构
?一个Si 同四个O 结合形成SiO4四面体，多个四面体之间相互共用顶点并重复堆积而形成这种结构.
1 陶瓷材料的晶体结构
1.1 几种典型的晶体结构
(5) 刚玉型结构
刚玉结构
?其中O 2-的排列大体上为HCP 结构，其中八面体间隙位置的2/3被Al 3+有规律地占据，空位均匀分布，这样六层构成一个完整周期，多个周期堆积起来形成刚玉结构。
1 陶瓷材料的晶体结构
1.2 陶瓷(硅酸盐)的晶体结构
陶瓷(硅酸盐)的结构虽然复杂，但是都是由[SiO 4]四面体作为骨干而组成的。Si 4+处于四个氧离子形成的四面体的中心。
115Be
100
85
50
75
65
50
35
100
100
100
505065
85
50115
35115
75
35
65
100100100100
50
50
100
100
50
5035
65
756585115
100
85
358575115
100
50100
100
50100
5010050
35
85
35
11550
85
75
8575115
100
1003565
50
50
3565
85
115
50
6550
85
115
75
35
100
Be
Be Al
Al
Al Be Si O
（001）面投影图
1 陶瓷材料的晶体结构
绿宝石的化学式是Be 3A12(Si 6018)。晶体结构属于六方晶系；基本结构单元是六个硅氧四面体形成的六节环。这些六节环之间靠Al 3+和Be 2+离子连接。
2陶瓷材料的平衡相图
2.1 单元相图
●SiO 2在自然界储量很大，以多种矿物的形态出现。如水晶、玛瑙、砂岩、蛋白石、玉髓、燧石等。在常压和有矿化剂存在的条件下，固态有7种晶型，其转变温度如下：
α－石英
α－鳞石英
α－方石英
熔融石英
熔体(1600℃)β－石英
870℃
1723℃
1470℃
573℃熔体(1670℃)163℃117℃β－鳞石英
γ－鳞石英
180～270℃β－方石英
石英玻璃
急冷同级转变：α－石英?α－鳞石英?α－方石英；转变很慢，要加快转变，必须加入矿化剂。
同类转变：α－、β－和γ－型晶体，转变速度非常快。
2陶瓷材料的平衡相图
2.1 单元相图
α－石英β－石英
α－鳞石英
α－方石英
熔体
β－鳞石英
γ－鳞石英
180-270
870
1470
β－方石英1713
●SiO 2的晶型转变与冷却速率及温度有关。
2陶瓷材料的平衡相图
2.1 单元相图
●ZrO 2有三种晶型：单斜ZrO 2 ，四方ZrO 2和立方ZrO 2●其转变关系：单斜ZrO
2 ?四方ZrO
2 ?立方ZrO 2
0 1000 2000 3000 温度(℃)
四方
立方
单斜
压力
熔体
单斜ZrO 2?
四方ZrO
2的晶型转变时有7％～9％的体积效应
2陶瓷材料的平衡相图
2.2 二元相图
陶瓷材料二元相图分析方法与铁碳相图基本相同
2陶瓷材料的平衡相图
2.2 二元相图
3陶瓷材料的烧结
●陶瓷是经过原料制备与合成、成型、烧结、后加工等工艺过程而制得的一类无机非金属材料
●烧结(sintering):是一种利用热能使粉末坯体致密化的技术。其具体的定义是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减小、孔隙率降低、机械性能高的致密化过程。
●通常用烧结收缩、强度、容重、气孔率等物理指标来衡量物料烧结质量的好坏。
?烧结
烧结过程示意图
3陶瓷材料的烧结
3陶瓷材料的烧结
烧结主要阶段
1）烧结初期
烧结初期是颗粒之间的接触面积从零到平衡状态的过程。在该阶段，颗粒与颗粒靠近并形成瓶颈。颗粒之间的颈部生长通过扩散、气相传质、塑性流动或黏性流动进行。
烧结初期对粉体致密化的贡献只有2%~3%,而且粉体越细，烧结初期对致密化的影响作用越小。此外，烧结初期也基本上没有晶粒长大的贡献。
烧结初期, 颗粒靠近形成瓶颈
3
陶瓷材料的烧结
烧结主要阶段
2）烧结中期
烧结中期晶粒间的界面增大，晶粒开始长大，烧结温度一般大于0.25Tm （Tm 为熔点）。颈的生长以扩散为主，此时气孔在表面和界面张力作用下达到平衡并相互连通成连续网络，而颗粒间的界面互相孤立，未形成连续网络。烧结中期占了整个烧结过程的大部分时间，通常以烧结体的密度达到理论密度的90%时标志烧结中期结束。
烧结初期, 颗粒靠近形成瓶颈
烧结中期, 颗粒间界面增大
3陶瓷材料的烧结
烧结主要阶段
3）烧结末期
晶界开始形成连续网络，连通的气孔变成孤立的。孤立的气孔常位于相邻两个晶粒的界面上或是三个晶粒界面的会合处或多个晶粒的结合点处，甚至也可能包裹在晶粒中。粉体的致密化速率明显减慢，烧结体的相对密度常达到90%以上。晶粒长大比较缓慢，而更主要的是其显微结构的发展，晶界间的物质扩散及通过点阵的扩散为主要扩散机制。
烧结初期, 颗粒靠近
形成瓶颈
烧结中期, 颗粒间界
面增大
烧结末期,晶界连成
网络，致密度高
3陶瓷材料的烧结
陶瓷烧结分类
(1) 固相烧结
发生在单纯固相之间的烧结过程,一般高纯度物质的烧结属于固相烧结。主要传质方式:蒸发-冷凝传质(即气相传质)和扩散传质。(2) 液相烧结
有液相参与的烧结过程,一般多组分物质的烧结大多属于液相烧结。主要传质方式:流动传质和溶解-沉淀传质(即液相传质)
3陶瓷材料的烧结
陶瓷烧结机理
烧结过程中的物质传递：
①扩散传质
扩散传质是指质点(或空位)借助于浓度梯度推动而迁移的传质过程。如右图所示，烧结初期由于粘附作用使粒子间的接触界面逐渐扩大并形成具有负曲率的接触区。在表面张力的作用下，所产生的附加压力使颈部的空位浓度比粒子其他部位的浓度大，存在一个过剩空位浓度，即：
△C/C 0=2γa 03/ρkT
ρ为颈部的曲率半径，a 0为质点（原子或离子）的直径，γ为固体表面张力，k 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度。
空位是向压应力区扩散,而物质原子是向张应力区扩散。
3陶瓷材料的烧结
陶瓷烧结机理
烧结过程中的物质传递：
②蒸发-冷凝
?P 凸＞0，?P 凹＜0
?P 凸＞?P 凹
由于颗粒表面各处的曲率不同，按开尔文公式:
d 为密度，M 为摩尔质量，R 为气体常数。可知，各处相应的蒸气压大小也不同。故质点容易从高能阶的凸处（如表面）蒸发，然后通过气相传递到低能阶的凹处(如颈部）凝结，使颗粒的接触面增大，颗粒和空隙形状改变而使成型体变成具有一定几何形状和性能的烧结体。这一过程也称气相传质。
3
陶瓷材料的烧结
陶瓷烧结机理
烧结过程中的物质传递：
③溶解与沉淀
式中C 、C 0为小颗粒和普通颗粒的溶解度,r 为小颗粒半径,γSL 为固-液相界面张力,ρ为固体密度。
由上式可知，溶解度随颗粒半径减小而增大，故小颗粒将优先地溶解，并通过液相不断向周围扩散，使液相中该物质的浓度随之增加，当达到较大颗粒的饱和浓度时，就会在其表面沉淀析出。这就使粒界不断推移，大小颗粒间空隙逐渐被充填，从而导致烧结和致密化。这种通过液相传质的机理称溶解—沉淀机理。
由于加入掺杂相，产生液相。若液相能润湿和溶解固相，由于小颗粒的表面能较大其溶解度也就比大颗粒的大。其间存关系：3
陶瓷材料的烧结
陶瓷烧结机理
烧结过程中的物质传递：
④流动传质
流动传质是指在表面张力作用下通过变形、流动引起的的物质迁移。该机理包括黏性流动和塑性流动。●如果表面张力足以使晶体产生位错，这时质点通过原子的运动或晶面的滑移来实现物质传递，这种过程称为塑性流动。塑性流动只有当作用力超过固体屈服点时才能产生。●烧结时的黏性流动和塑性流动都出现在含有固、液两相的系统。当液相量较大并且液相黏度较低时，是以黏性流动为主，而当固相量较多或黏度较高时则以塑性流动为主。
4 陶瓷材料的物理性能
?热性能
陶瓷材料的熔点高，热膨胀系数低，具有优良的耐热性，导热性低，是优良的绝热材料。陶瓷材料在温度骤变时抵抗破坏的能力低，即热稳定性低。可做绝热材料
高温材料
4 陶瓷材料的物理性能
●电性能和光学特性
一些陶瓷材料具有优良的电性能和光学特性，已开发成功多种功能材料，如：压电陶瓷、半导体陶瓷、红外光学材料、激光材料、光导纤维等。
●化学性能
陶瓷的结构很稳定，具有优良的抗氧化性和不可燃性，对酸、碱、盐介质有很高的抗蚀性，与多种金属熔体也不发生作用，是很好的耐蚀材料和坩埚材料。
5 陶瓷材料的力学性能
●刚度高，硬度高
因陶瓷材料的结合键非常牢固，弹性模量高，故其具有很高的刚度。又因陶瓷材料含有大量高硬度的化合物组分，所以具有高硬度和优良的耐磨性。
●塑性差，韧性差
陶瓷为硬脆材料，塑性韧性均很低，极易发生脆性断裂。●强度
陶瓷材料有高的抗弯、抗压强度，但因受其组织成分各种缺陷的影响，抗拉强度不高。提高陶瓷材料的致密度，细化晶粒，可以提高陶瓷材料的抗拉强度。
6陶瓷材料的韧化
?陶瓷材料本身的强度很高（共价键强度高，能量大，断键难，能形成稳定的晶格
结构，位错的滑移很困难），其弹性模量比金属高得多，但缺乏韧性，会脆断，所以陶瓷材料要解决的是增韧的问题。
陶瓷具有脆性
裂纹快速扩展
6 陶瓷材料的韧化?思考：
针对陶瓷断裂的主要原因，采取哪些措施可以阻止裂纹扩展，从而起到增韧作用？①分散裂纹尖端应力；
②消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒；③转换裂纹扩展的能量。
6 陶瓷材料的韧化
相变增韧
在低温下锆离子趋向于形成配位数小于8的结构，即单斜相。纯ZrO 2烧结冷却时t （四方相）→m （单斜相）相变为无扩散相变，伴随产生约7%的体积膨胀和相当大的剪切应变（约8%）；相反，在加热时，由ｍ→ｔ相变，体
积收缩。
6 陶瓷材料的韧化
相变增韧
相变颗粒的剪切应力和体积膨胀对基体产生压应变, 使裂纹停止延伸, 以致需要更大的能量才使主裂纹扩展。
即在裂纹尖端应力场的作用下, ZrO 2粒子发生四方相单斜相的相变而吸收了能量, 外力做了功, 从而提高了断裂韧性。
四方相
单斜相 6 陶瓷材料的韧化
微裂纹增韧
当陶瓷材料受到张应力的作用时,在主裂纹的尖端形成塑性区,在塑性区内,原先存在大量的微裂纹发生延伸,增加许多新的裂纹表面,吸收大量的弹性应变能,从而引起陶瓷断裂韧性的增加。
在张应力作用下,延伸后形成的较大微裂纹将与主裂纹汇合,
导致主裂纹的扩展路径发生扭曲和分叉,增加裂纹的扩展路径,吸收更多的弹性应变能,从而导致材料断裂韧性的进一步提高。
6 陶瓷材料的韧化
纤维增韧
图中，在紧靠裂纹尖端的晶体，由于变形而给裂纹表面加上了闭合应力，抵消裂纹尖端的外应力，钝化裂纹扩展，从而起到了增韧作用；此外，裂纹扩展时，柱状晶体的拔出时也要克服摩擦力，也会起到增韧的作用。
Crack-closing
Crack-opening
6 陶瓷材料的韧化
裂纹偏折增韧
裂纹偏折增韧机制是指基体中第二弥散相的存在会扰动裂纹尖端附近应力场，使裂纹产生偏折，从而减小了驱动力，增加了新生表面区域，提高了韧性。
A
0.2 m
LiTaO 3
Al 2O 3
LiTaO 3颗粒内裂纹发生大角度
偏转的TEM 照片
7
先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al 2O 3)结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si 3N 4)结构陶瓷7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷
7.4 增韧氧化物结构陶瓷
7.5 其他结构陶瓷
7 先进结构陶瓷
高速钢
硬金属
超级金属
ZrO 2
Si 3N 4
SiC
Al 2O 3
纤维复合材料微晶玻璃
耐火
材料炻器陶器
弯曲强度/GPa
1
2
3
年代
1850
1900
1950
1970
1990
7 先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al 2O 3)结构陶瓷
α-Al 2O 3：
●俗称刚玉，三方柱状晶体，晶体结构中氧离子形成六方密堆，铝离子在八面体中心；●熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种型态中最稳定的晶型，也是自然界中唯一存在的氧化铝的晶型；●用于制备结构陶瓷、电介质陶瓷。也可用于制备复合材料的最佳抗氧化晶须。
晶体结构
7 先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al 2O 3)结构陶瓷
?氧化铝陶瓷以α-Al 2O 3为主晶相的结构陶瓷。
Al 2O 3含量= 75.0~99.9%
单相Al 2O 3陶瓷组织单相Al 2O 3 SEM 形貌
7 先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al 2O 3)结构陶瓷?依据配料中α-Al 2O 3的含量：
75瓷：含75%Al 2O 3，又称刚玉-莫来石瓷; 85瓷，95瓷，99瓷(又称刚玉瓷)。
刚玉莫来石瓷件刚玉坩埚
7 先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al 2O 3)结构陶瓷?Al 2O 3结构陶瓷的性质
?T m =20500C ?莫氏硬度：9
?膨胀系数（10-6/℃，20~100 ℃）：8.0，与金属接近?体积密度ρv （g/cm 3）： 3.70?抗弯强度（MPa ）：385?抗张强度（MPa ，1000℃）：245?弹性模量（GPa ）：>300
?比体积电阻（Ωcm/1000C ）：>1014?
化学稳定性良好
熔点高、硬度高、高绝缘、耐酸、耐碱、强度高、原料丰富。
7 先进结构陶瓷
7.1 氧化铝(Al2O3)结构陶瓷
?Al2O3结构陶瓷的用途
高强度，高硬度:
磨料磨具；纺织瓷件；刀具等
99瓷纺织件陶瓷刀具
耐高温，化学稳定性:
?铂坩埚替代品
?催化剂载体
?航空及磁流体发电材料
?密封等（水泵、水暖阀芯、气动元件、化工、太阳能热水器）
其他用途:
?致密的刚玉可用作电真空陶瓷；
?氧化铝透明陶瓷高压钠灯的灯管、红外光管的窗口等；
?多孔（氧孔率达90%）的氧化铝陶瓷在1700~1750oC温度范围内的
优良绝热材料；
?刚玉瓷作为很前途的生物陶瓷材料，已被制成骨移植器件，人工关
节，应用于临床医学；
7 先进结构陶瓷7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
氮化硅的结构
●α-
Si
3
N4颗粒状晶体
●β -Si
3
N4长柱状或针状晶体
相同点：两者均同六方晶系，[SiN
4
]四面体共用顶角构成的
三维空间网络.
不同点：β -Si
3
N4比α-Si3N4的对称性高；
α -Si
3
N4相为低温型，β -Si3N4为高温型
稳定性高
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷氮化硅陶瓷的性能
(1)强度、比强度、比模量(弹性模量/密度)高
反应烧结氮化硅(Si3N4)室温抗弯强度为200MPa,并可一直保持到
1200~1350℃。
热压氮化硅(Si3N4)气孔率接近于零，其室温抗弯强度可达800~1000MPa，
其比模量为11.9×104MPa,而钢仅为2.8×104MPa。
(2)硬度与耐磨性
氮化硅(Si3N4)硬度很高，仅次于金刚石、碳化硼等几种物质,氮化硅的摩
擦系数仅为0.1~0.2，相当于加油润滑的金属表面。
(3)抗热震性能
反应烧结氮化硅热膨胀系数仅为
2.53×10-6/℃,其抗热震性大大高于其
他陶瓷材料。
热冲击Si3N
4
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
(4)化学稳定性高
除熔融NaOH和HF外，能耐所有无机酸及某些碱溶液腐蚀。
抗氧化温度达1000℃。分解温度约1900℃。
H
2
SO
4
60℃
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
(5) 反应烧结氮化硅制品精度极高，烧
结时尺寸变化仅为0.1~0.3%。
含2%Y
2
O3、5%MgO的Si3N4组织随时间的变化(1900℃、0.9MPa N2)
7 先进结构陶瓷
用于轴承材料的Si
3
N4 和钢性能参数对比
Property
CERBE
C
M50
440C
Steel
Vacuu
m Melt
Air Melt
Si3N4Steel
52100
Steel
52100
Steel
Density(g/cc) 3.27.67.87.87.8
Hardness(Rc)>7864596262
Elastic Modulus(GPa)320190*********
Poisson's Ratio0.260.280.280.280.28
Thermal Expansion Coefficient
(10-6/C)(RT to 800C)
2.912.310.110.910.9
Max Use Temp?1000320180180180
Material Fatigue Life, Wear
Resistance>100X10X0.8X5X1X
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
氮化硅陶瓷的用途
热压烧结氮化硅用于制造形状简单、精度要求不高的零件。如切削刀具、高温轴承等。
氮化硅刀具
氮化硅刀具
轴承
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
氮化硅陶瓷的用途
氮化硅刀具氮化硅刀具 反应烧结氮化硅强度、韧性低于热压烧结氮化硅，多用于制造形状复杂、尺寸精度要求高的零件。如泵的机械密封环(比其他陶瓷寿命高6~7倍)、热电偶套管、泥沙泵零件等。
氮化硅陶瓷
件氮化
硅陶瓷件
氮
化硅陶瓷件
7 先进结构陶瓷
7.2 氮化硅(Si3N4)结构陶瓷
氮化硅陶瓷的用途
氮化硅刀具氮化硅刀具
氮化硅还用于制造>1200℃的涡轮发动机叶片、内燃发动机零件、坩埚、火箭喷嘴、核材料的支架和隔板等。氮化硅陶瓷转子
7 先进结构陶瓷
7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷
碳化硅的结构碳化硅有α-SiC
和β-SiC 两种，是由SiC 四面体以不
同方式堆垛而成。一种是平行堆积，一种是反平行堆积。α-SiC 为高温稳定相，呈六方结构，β-SiC 为低温稳定相，呈立方结构。
SiC 四面体和六角层状排列中四面体取向
平行
反平行
四面
体
Si C C
C
C
碳化硅陶瓷的结构
7 先进结构陶瓷
7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷
碳化硅的最大特点是高温强度高，在1400℃时抗弯强度仍保持在500~ 600MPa 的较高水平。
碳化硅有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，热传导能力很强，在陶瓷中仅次于氧化铍陶瓷。
H 2SO 4(96%) 40℃
SiC
碳化硅陶瓷的性能
7 先进结构陶瓷
7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷
由于碳化硅陶瓷具有高温高强度的特点，可用于制造火箭喷嘴、浇注金属用的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承等。
航天轴承
碳化硅陶瓷的用途
7 先进结构陶瓷
7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷碳化硅陶瓷的用途 由于碳化硅陶瓷具有高温高强度的特点，可用于制造火箭喷嘴、浇注金
属用的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承等。
2010-12-5 美“太空战机”返航
美
国
“
哥
伦
比
亚
”
号
航
天
飞
机
防
热
瓦
损
坏
，
爆
炸
解
体
7 先进结构陶瓷
7.3 碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷
因其良好的耐磨性，可用于制造各种泵的
密封圈、拉丝成型模具等。作为陶瓷发动机
材料的研究也在进行。
耐磨耐热及半导体工业用SiC件
SiC密封件谢谢！
成为一名机械工程师需要具备哪些知识
成为一名机械工程师需要掌握的知识 注册机械工程师资格考试基础考试大纲 一.高等数学 1.1空间解析几何向量代数直线平面柱面旋转曲面二次曲面空间曲线 1.2微分学极限连续导数微分偏导数全微分导数与微分的应用 1.3积分学不定积分定积分广义积分二重积分三重积分平面曲线积分积分应用1.4无穷级数数项级数幂级数泰勒级数傅里叶级数 1.5常微分方程可分离变量方程一阶线性方程可降阶方程常系数线性方程 1.6概率与数理统计随机事件与概率古典概型一维随机变量的分布和数字特征数理统计的基本概念参数估计假设检验方差分析一元回归分析 1.7向量分析 1.8线性代数行列式矩阵n维向量线性方程组矩阵的特征值与特征向量二次型 二.普通物理 2.1热学气体状态参量平衡态理想气体状态方程理想气体的压力和温度的统计解释能量按自由度均分原理理想气体内能平衡碰撞次数和平均自由程麦克斯韦速率分布律功热量内能热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用气体的摩尔热容循环过程热机效率热力学第二定律及其统计意义可逆过程和不可逆过程熵 2.2波动学机械波的产生和传播简谐波表达式波的能量驻波声速超声波次声波多普勒效应
2.3光学相干光的获得杨氏双缝干涉光程薄膜干涉麦克尔干涉仪惠更斯——菲涅耳原理单缝衍射光学仪器分辨本领x射线衍射自然光和偏振光布儒斯特定律马吕斯定律双折射现象偏振光的干涉人工双折射及应用 三.普通化学 3.1物质结构与物质状态原子核外电子分布原子、离子的电子结构式原子轨道和电子云离子键特征共价键特征及类型分子结构式杂化轨道及分子空间构型极性分子与非极性分子分子间力与氢键分压定律及计算液体蒸气压沸点汽化热晶体类型与物质性质的关系 3.2溶液溶液的浓度及计算非电解质稀溶液通性及计算渗透压电解质溶液的电离平衡电离常数及计算同离子效应和缓冲溶液水的离子积及ph值盐类水解平衡及溶液的酸碱性多相离子平衡溶度积常数溶解度计算 3.3周期表周期表结构周期族原子结构与周期表关系元素性质氧化物及其水化物的酸碱性递变规律 3.4化学反应方程式化学反应速率与化学平衡化学反应方程式写法及计算反应热热化学反应方程式写法化学反应速率表示方法浓度、温度对反应速率的影响速率常数与反应级数活化能及催化剂化学平衡特征及平衡常数表达式化学平衡移动原理及计算压力熵与化学反应方向判断3.5氧化还原与电化学氧化剂与还原剂氧化还原反应方程式写法及配平原电池组成及符号电极反应与电池反应标准电极电势能斯特方程及电极电势的应用电解与金属腐蚀 3.6有机化学有机物特点、分类及命名官能团及分子结构式有机物的重要化学反应：加成取代消去氧化加聚与缩聚典型有机物的分子式、性质及用途：甲烷乙炔
道路工程施工技术要求
道路部分技术要求 一、本次道路工程招标范围仅包含道路土方、路基、路面结构层道路面层。不含交通工程、标识标牌。 二、本项目道路工程施工应严格遵循本项目的道路工程施工图纸，且应符合国家、海南省、琼海市颁布的有关道路工程施工验收等现行规范。包括但不限于《城镇道路工程施工与质量验收规范》、《公路桥涵施工技术规范》、《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术规范》、《公路土工试验规程》、《公路工程水泥混凝土试验规范》、《公路工程石料试验规范》、《公路工程质量检验评定标准》、《公路工程施工安全技术规范》、《市政道路工程质量检验评定标准》、《建筑地基技术规范》等 三、基本规定。 1、投标单位应具备相应的道路工程施工资质。从事道路工程施工的技术管理人员、作业 人员应认真学习并执行国家现行有关法律、法规、标准、规范。 2、投标单位应建立健全施工技术、质量、安全生产管理体系，制定各项施工管理制度， 并贯彻执行。 3、施工前，施工单位应组织有关施工技术管理人员深入现场调查，了解掌握现场情况， 做好充分的施工准备工作。 4、工程开工前，施工单位应根据合同文件、设计单位提供的施工界域内地下管线等建（构） 筑物资料，工程水文地质资料等踏勘施工现场，依据工程特点编制施工组织设计，并按其管理程序进行审批。 5、施工单位应按合同规定的、经过审批的有效设计文件进行施工。未经批准的设计变更、 工程洽商严禁施工。 6、施工中应对施工测量及其内业经常复核，确保准确。投标人应以招标人提供的水准点、 数据作为道路定位和标高控制的唯一依据，负责完成工程施工所需的全部施工测量放线工作，按国家测绘标准和本工程施工精度的要求设置用于工程的控制网，并报送监理工程师审批。投标人应在不受施工影响的位置引测辅助基线，设平面控制桩，以备施工过程中及时补桩。投标人应沿路线方向在不受施工影响的位置设置临时水准点，临时设置的水准点距离应以测高不加转点为原则，不得大于100ｍ。临时设置的水准点必须坚固稳定。投标人应在中心桩两侧不受施工影响的位置设桩，定出路中心（或路肩边缘）标高。投标人的测量人员应按中心桩位置复测原横断面，加桩处应补测横断面，并计算土石方量。施工过程中投标人员对平面和水准测量应准确及时，并应及时向施工人员提供测量数据并进行现场交桩。测量标志应坚固稳定，施工人员对测量标志应认真保护。路基工程基本完工后，工地测量人员必须进行全线的竣工测量。竣工测量包括：中心线的位置、标高、横断面图式、附属结构和地下管线的实际位置和标高。测量成果应在竣工图中标明。 7、施工方应按照国家、省和琼海市、行政主管部门有关施工安全防护的规定以及招标人 要求的和中标人的施工组织设计提出的措施做好现场安全防护设施，确保工程安全施工无事故。中标人应根据现场实际情况编制有针对性的安全文明施工方案和保障措施，并经监理工程师或发包人认可后严格执行。施工中必须建立安全技术交底制度，并对作业人员进行相关的安全技术教育与培训。作业前主管施工技术人员必须向作业人员进行详尽的安全技术交底，并形成文件。 8、遇雨期、台风天气、高温天气等特殊气候施工时，应结合工程实际情况，制定专项施 工方案，并经审批程序批准后实施。施工中，前一分项工程未经验收合格严禁进行后一分项工程施工。 9、与道路同期施工，敷设于道路下的新管线等构筑物，应按先深后浅的原则与道路配合
史上最全的陶瓷材料3D打印技术经验解析
精心整理史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析 南极熊3D打印网2017-07-11现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机，价格100万到500万人民币的都有。南极熊希望下文可以给读者带来全面的认识。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余 体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分成一系列的层，将每一层的信息传送到成型机，通过材料的逐层添加得到三维实体制件。跟传统模型制作相比，3D打印具有传统模具制作所不具备的优势：1.制作精度高。经过20年的发展，3D打印的精度有了大幅度的提高。目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3mm以下；2.制作周
期短。传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序，制作的周期长。而3D打印则去除了模具的制作过程，使得模型的生产时间大大缩短，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印；3.可以实现个性化制作。3D打印对于打印的模型数量毫无限制，不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来，这个优势为3D打印开 陶瓷材料烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小，表面越接近球形，陶瓷层的烧结质量越好。陶瓷粉末在激光直接快速烧结时，液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多的微裂纹。目前，陶瓷直接快速成型工艺尚未成熟，国内外正处于研究阶段，还没有实现商品化。目前，比较成熟的快速成型方法有如下几种：分层实体制造(简称LOM）；
熔化沉积造型（简称FDM）；形状沉积成型（简称SDM）；立体光刻（简称SLA）；选区激光烧结（简称SLS)；喷墨打印法(简称IJM）。2.1分层实体制造（LOM）分层实体制造采用背面涂有热熔胶的薄膜材料为原料，用激光将薄膜依次切成零件的各层形状叠加起来成为实体件，层与层间的粘结依靠加热和加压来实现。LOM最初使用的材料是纸，做出的部件相当于木 和 面LOM LOM ABS 末和有机粘结剂相混合，用挤出机或毛细血管流变仪做成丝后用FDM设备做出陶瓷件生胚，通过粘结剂的去除和陶瓷生胚的烧结，得到较高密度的陶瓷件。适用于FDC工艺的丝状材料必须具备一定的热性能和机械性能，黏度、粘结性能、弹性模量、强度是衡量丝状材料的四个要素。基于这样的限制条件，Rutgers大学的陶瓷研究中心开放出称为RU系列的有机粘结
第十章 材料的强化
第十部分材料的强化 韧性是材料变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现；强度是材料抵抗变形和断裂的能力，塑性则表示材料断裂时总的塑变程度．材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的多少表示韧性的高低．金属材料缺口试样落锤冲击试验侧得的韧性指标称为冲击韧性．高分子材料冲击试验的韧性指标通常称为冲击强度或冲击韧度． 第一节材料强化基本原理 1、固溶强化纯金属经适当的合金化后强度、硬度提高的现象 根据强化机理可分为无序固溶体和有序固溶体 固溶强化的特点： （1）溶质原子的原子数分数越大，强化作用越大； （2）溶质原子与基体金属原子尺寸相差越大，强化作用越大； （3）间隙型溶质原子比置换原子有更大的固溶强化作用； （3）溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化越明显。 2、细晶强化 多晶体金属的晶粒通常是大角度晶界，相邻取向不同的的晶粒受力发生塑性变形时，部分晶粒内部的位错先开动，并沿一定晶体学平面滑移和增殖，位错在晶界前被阻挡，当晶粒细化时，需要更大外加力才能使材料发生塑性变形，从而达到强化的目的。 霍尔-佩奇公式：σ s =σ+K y d-1/2 3、位错强化 （1）晶体中的位错达到一定值后，位错间的弹性交互作用增加了位错运动的阻力。可以有效地提高金属的强度。 流变应力τ和位错密度的关系： （2）加工硬化 定义：金属经冷加工变形后，其强度、硬度增加、塑性降低。 单晶体的典型加工硬化曲线：τ~θ曲线的斜率θ=d τ/d θ称为“加工硬化速率” ·曲线明显可分为三个阶段： I．易滑移阶段：发生单滑移，位错移动和增殖所遇到的阻力很小，θ I 很低，约为10-4G数量级。 II．线性硬化阶段：发生多系滑移，位错运动困难，θ II 远大于θ I 约为 G/100—G/300 ，并接近于 一常数。 III．抛物线硬化阶段：与位错的多滑移过程有关，θ III 随应变增加而降低，应力应变曲线变为抛物线。 4、沉淀相颗粒强化 当第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体相中时，将产生显著的强化作用，通常将微粒分成不可变形的和可变形的两类。 （1）可变形微粒的强化作用——切割机制 ·适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形 强化作用主要决定于粒子本身的性质以及其与基体的联系，主要有以下几方面的作用： A．位错切过粒子后产生新的界面，提高了界面能。 B．若共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加应力。 C．由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。
道路工程施工技术规范
道路工程施工技术规范 市政道排工程施工遵循的基本顺序是：先地下，后地上；先深后浅。按照这个顺序，正常的施工顺序为基础处理、排水管道（涵）施工（雨、污水）、道路基层（常见的为水泥稳定碎石基层）、道路面层（水泥混凝土、沥青混凝土）、站卧石施工、配套设施施工（电力、电信、公安、交管、园林、路灯。配套设施施工由相关单位负责施工）、人行道施工。 一、基础处理： 基础处理主要是因为道路土基承载力不满足设计承载力要求，而采取一系列工艺 进行处理。处理方法常见的有开挖换填法、堆载预压法、深层搅拌桩固结法、强夯法等。开挖换填法根据换填方式的不同可分为：换填土、抛石挤淤法。 1、换填土施工就是讲承载力不够的软土挖弃然后换填承载力好的黄土进行分层回填碾压的工艺。换填法是常用的软基处理方法之一，在市政道路工程中应用最多，但换填处理只能在软土层厚度较薄的情况下使用，软土层较厚时，换填处理 的工程量大，施工比较困难，造价也很高，且开挖出来的软土还要找地方堆放，对环境也会造成不良影响。
2、抛石挤淤法就是用块石通过挤压的办法将淤泥置换出来从而提高基础承载力 的办法。 二、市政排水管道（涵）施工： 市政排水市政排水管道（涵）施工流程包括测量放线、开挖沟槽、施工管基管座、铺设管道、管道接口处理、砌井、闭水试验、回填土方。 1、测量放线： （1）中线测量 在施工中，根据设计设定的路线控制点，在现场测中线的起点、终点控制中心桩 （用木桩固定，桩顶钉中心钉设定）。 （2）坡度板 埋设坡度板间距设为10米左右，当机械挖槽时应在人工清槽前埋设坡度板。坡 度板应埋设牢固，不应高出地面，伸出槽帮长度不小于30 cm。坡度板的截面尺 寸为8 X20 cm。坡度板上的管线中心钉和高程板的高程钉保持垂直。 2、沟槽开挖:
高技术陶瓷
1、高技术陶瓷和普通陶瓷的区别。 高技术陶瓷和普通陶瓷主要有一下区别： （1）在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，代之以“高度精选的原料”（2）在成分上，传统陶瓷的组成由粘土的组成决定，所以不同产地的陶瓷有不同的质地。特种陶瓷的原料一般是纯化合物，因此其成分由人工配比而不是由原料产地决定。 （3）在制备工艺上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结，保护气氛烧结，热压，热等静压等先进手段。 （4）在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性能和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘，以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能。 高技术陶瓷（特种陶瓷的分类） 2、高技术陶瓷分类：结构陶瓷；功能陶瓷 3、高温结构陶瓷分类 （1）高熔点氧化物，如Al2O3、ZrO2、MgO、BeO等，它们的熔点一般都在2000℃以上；（2）碳化物，如SiC、WC、TiC、HfC、NbC、TaC、B4C、ZrC、等； （3）膨化物，如HfB2、ZrB2等，膨化物具有很强的抗氧化能力； 陶瓷，氮化物常具有很高的硬度； （5）硅化物，如MoSi2、ZrSi等，在高温使用中由于制品表面生成二氧化硅或者硅酸盐保护膜，所以抗氧化能力强。 4、高温结构陶瓷性能特点 高温结构陶瓷具有高熔点，较高的高温强度和较小的高温蠕变性能，以及较好的耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性等。高温结构陶瓷包括高温氧化物和高温非氧化物（或称难熔化合物）两大类。 5、高温结构陶瓷原料制备工艺？高温结构陶瓷制备工艺？ 粉末制备——原料处理———成形——烧结——加工——成品 热成形 ●成型前的原料处理： （1）原料煅烧 目的：①去除原料中易挥发的杂质，化学接合和物理吸附的水分、气体、有机物等，从而提高原料的纯度；②使原料颗粒致密化及结晶长大③完成同质异构的晶型转变，形成稳定的结晶相 （2）原料的混合 （3）塑化 （4）造粒 造粒方法：普通造粒法、加压造粒法、喷雾造粒法、冻结干燥法 ●高温结构陶瓷成形方法 ①粉料成形方法，或称粉料压制法，如钢模压制、捣打成形、冷等静压制、干袋式等静压制等 ②塑性料团成形方法，或称可塑成型方法，如可塑毛坯挤压、轧膜成形等 ③浆料成形方法，或称注浆成形方法，如粉浆教主、离心浇筑、流延成型等 ④热致密化成形方法，如热压、热等静压、热锻等 ⑤注射成形 ⑥其他成形方法，如熔铸法、等离子喷射成形、化学蒸镀等
机械工程材料基本知识点
晶体缺陷： 点缺陷（空位、间隙原子、异类原子微观影响：晶格畸变）线缺陷（位错；极为重要的晶体缺陷，对金属强度、塑性、扩散及相变有显著影响）面缺陷（晶界、亚晶界） 合金相结构 :相是指系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分。相变：相与相的转变。按结构特点:固溶体、化合物、非晶相。 固溶体:指溶质原子溶入溶剂中所形成的均一结晶相。其晶体结构与溶剂相同。置换固溶体（溶质原子占溶剂晶格结点位置形成的固溶体）间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体 结晶： 材料从液态向固态的凝固成晶体的过程。 基本规律:晶核形成和长大交替进行。包括形核和核长大俩个过程， 影响形核率和成长率的因素：过冷度、不容杂志、振动和搅拌 变质处理：金属结晶时，有意向金属溶液中加入某种难溶物质，从而细化晶粒，改善金属性能 调质处理:淬火和高温回火 同素异构转变;固态金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变。 合金的组织决定合金的性能 金属材料的强化 本质;阻碍晶体位错的运动 强化途径:形变强化（冷加工变形）、固溶强化（形成固溶体）、第二相强化、细晶强化（晶粒粒度的细化） 钢的热处理 预先热处理：正火和退火 最终热处理：淬火和回火 退火：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。目的：降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除钢中内应力；细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。常用：完全退火Ac3以上30-50度（适用亚共析钢和合金钢，不适应低碳钢和过共析钢）得到组织为铁素体和珠光体，等温退火：适用某些奥氏体比较稳定的合金钢，加热和保温同完全退火，使奥氏体转变为珠光体，球化退火：温度略高于Ac1，适用过共析钢和合金工具钢，得到组织球状珠光体，去应力退火：Ac1以下100-200度，不发生组织变化，另外还有再结晶退火和扩散退火。 正火：亚共析钢Ac3以上30-50度，过共析钢Accm以上30-50度，保温后空冷获得细密而均匀的珠光体组织。目的:调整钢的硬度，改善加工性能；消除钢中内应力，细化晶粒，改善组织，为随后的热处理做组织上的准备。主要作用:作为低、中碳钢的预先热处理；消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火做准备；作为普通件的最终热处理。 退火和正火区别：冷却速度不同，正火快，得到珠光体组织细，因而强度和硬度也高。实际中，如果俩者均能达到预先热处理要求时，通常选正火 淬火：加热到Ac1或Ac3以上某个温度，保温后以大于临界冷却速度冷却，使A转变为M 的热处理工艺.目的：获得马氏体或下贝氏体组织。温度：亚共析钢Ac3上30-50度，组织为M+少量A残，共析钢和过共析钢Ac1上30-50度，组织M+粒状Fe3C+少量A残 要求:淬火冷却速度必须大于临界冷却温度Vk.常用方法;单液、双液、分级、等温、局部淬火 回火：淬火以后的工件加热到Ac1以下某个温度，保温后冷却的一种热处理工艺.目的：降
公路工程施工安全技术规范JTGF90-2015年
公路工程施工安全技术规范1总则 1.0.1为规范公路工程施工安全技术,保障施工安全,制定本规范? 1.0.2本规范适用于各等级新建?改扩建?大中修公路工程? 1.0.3公路工程施工安全生产应贯彻“安全第一?预防为主?综合治理”的方针? 1.0.4公路工程施工应制定相应的安全技术措施? 1.0.5公路工程施工除应符合本规范的规定外,尚应符合国家和行业现行有关标准的规定? 2术语 2.0.1危险源 可能造成人员伤害?疾病?财产损失?作业环境破坏或其他损失的因素或状态? 2.0.2危险源辨识 发现?识别危险源的存在,并确定其特性的过程? 2.0.3事故隐患 可能导致事故发生的人的不安全行为?物(环境)的不安全状态和管理上的缺陷? 2.0.4应急预案 针对可能发生的事故,为迅速?有序地开展应急行动而预先制定的行动方案?应急预案由综合应急预案?专项应急预案?现场处置方案组成? 2.0.5风险评估 对工程中存在的各种安全风险及其影响程度进行综合分析,包括风险辨识?风险估测?风险评价和防控措施? 2.0.6特种设备 涉及生命安全?危险性较大的锅炉?压力容器(含气瓶)?压力管道?电梯
?起重机械和场(厂)内专用机动车辆等? 2.0.7特殊作业人员 从事容易发生事故,对操作者本人?他人的安全健康及设备?设施的安全可能造成重大危害的作业的从业人员? 2.0.8危险性较大工程 在施工过程中存在的?可能导致作业人员群死群伤或造成重大财产损失?作业环境破坏或其他损失的工程? 2.0.9警戒区 作业现场未经允许不得进入的区域? 3基本规定 3.0.1公路工程施工必须遵守国家有关法律法规,符合安全生产条件要求,建立安全生产责任制,健全安全生产管理制度,设立安全生产管理机构,足额配备具相应资格的安全生产管理人员? 3.0.2公路工程施工应进行现场调查,应在施工组织设计中编制安全技术措施和施工现场临时用电方案,对于附录A中危险 性较大的工程应编制专项施工方案(内容见附录B),并附具安 全验算结果,或组织专家进行论证?审查? 附录A危险性较大的工程
道路施工技术要求(精心整理)
目录 第一章工程概况 第二章施工总体部署 第一节指导思想 第二节组织合理的管理体系（详见项目组织机构框图）第三节配备合理机械 第四节总体安排 第三章临时设施及现场平面布置 第一节临时设施 第二节临时供电供水 第三节通讯设施 第四节临时道路 第四章施工总进度计划 第一节施工进度横道图 第二节施工进度说明 第三节确保工期保证措施 第五章施工方法 第一节测量导线点及水准点 第二节道路工程 1. 路基防护施工 2. 填方筑堤工程施工 3. 特殊路基处理 4、路面做法 5．施工测量 第六章确保工程质量的技术组织措施 第一节质量管理 第二节质量监控 1. 工程质量控制措施及办法 2. 监控依据与执行标准 第三节主要施工项目质量控制 第七章安全施工措施 第一节安全生产方针 第二节安全生产的目标 第三节建立健全生产组织 第四节坚持不懈的进行安全生产教育 第五节严格执行安全防范措施 第八章文明施工措施
第一章工程概况 1、本工程为开发区东区四川路工程，路面宽度9m，路基土石方以百格网为准，污水井六口，其中四口污水井已堵塞塌陷需要清污修复。 2、本项目建设单位（业主）为山海关船舶重工有限公司。 3、本标段路线处于山海关船舶重工有限公司管子加工区东侧。
第二章施工总体部署 第一节指导思想 本标路段建设工期短，质量要求高。根据我公司的质量方针：“管理科学、技术先进、施工精心、产品优良、顾客满意”的要求，我们在施工中必须采取强有力措施，牢固树立“质量第一，用户至上”的思想，精心组织、统一部署，确保在一个月内将该工程建成优良工程，交付使用。 第二节组织合理的管理体系 本工程配备具有丰富实践经验和专业知识的项目经理和工程师，组织精干高效的管理班子，利用管理优势，取得工程优质、安全、快速的进展。 第三节配备合理机械 配备合理机械，充分发挥施工机械、设备种类齐全、数量充足的优势，使工程施工快速、高效、优质、文明。土方工程采用液压反铲配自卸汽车，推土机整平，压路机分层碾压。 第五节总体安排 1、在开工前组织人员进行生产临时设施和生活设施的建设，以最快的速度搞好准备工作，为工程开工创造条件。 2、合理安排工序，本路段工程主要是路基路面工程及人行道和路缘石工程，路基主要是填方，填土最高处为管子加工车间东入口，因此，将整个路段分两个施工区，流水作业，统筹施工。路基施工段，要抓住关键的土方回填工序，充分利用土方设备资源，确保土方回填按进度要求进行，同时特殊路基的处理，配合土方回填，保证总进度的实现。 3、定期召开现场调度协调会，及时协调资源配置，加强管理周计划、日调度，确保施工计划的落实和提前。
史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析
史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析 南极熊3D打印网2017-07-11 现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机，价格100万到500万人民币的都有。南极熊希望下文可以给读者带来全面的认识。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余材料，得到零部件，再以拼接、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产生的研制周期，提高效率并降低成本。陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性，使用其在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状况越来越不适应产品的改进即更新换代。采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。快速成型也叫自由实体造型，是20世纪60年代中期兴起的高兴技术。1.陶瓷3D打印快速成型技术的本质是采用积分法制造三维实体，在成型过程中，先用三维造型软件在计算机生成部件的三维实体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分
成一系列的层，将每一层的信息传送到成型机，通过材料的逐层添加得到三维实体制件。跟传统模型制作相比，3D 打印具有传统模具制作所不具备的优势： 1.制作精度高。经过20年的发展，3D 打印的精度有了大幅度的提高。目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3 mm 以下； 2. 制作周期短。传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序，制作的周期长。而3D打印则去除了模具的制作过程，使得模型的生产时间大大缩短，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印；3. 可以实现个性化制作。3D打印对于打印的模型数量毫无限制，不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来，这个优势为3D打印开拓新的市场奠定了坚实的基础； 4. 制作材料的多样性。一个3D 打印系统往往可以实现不同材料的打印，而这种材料的多样性可以满足不同领域的需要。比如金属、石料、高分子材料都可以应用于3D 打印。 5. 制作成本相对低。虽然现在3D 打印系统和3D 打印材料比较贵，但如果用来制作个性化产品，其制作成本相对就比较低了。加上现在新的材料不断出现，其成本下降将是未来的一种趋势。有人说在今后的十年左右，3D 打印将会走进普通百姓家里。 2 陶瓷3D打印的主要技术分类3D 打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成 的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较低，激光烧结时只是将
材料科学基础第十章答案
材料科学基础第十章答案
第十章答案 10-1名词解释：烧结烧结温度泰曼温度液相烧结固相烧结初次再结晶晶粒长大二次再结晶 （1）烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 （2）烧结温度：坯体在高温作用下，发生一系列物理化学反应，最后显气孔率接近于零，达到致密程度最大值时，工艺上称此种状态为"烧结"，达到烧结时相应的温度，称为"烧结温度"。 （3）泰曼温度：固体晶格开始明显流动的温度，一般在固体熔点（绝对温度）的2/3处的温度。在煅烧时，固体粒子在塔曼温度之前主要是离子或分子沿晶体表面迁移，在晶格内部空间扩散（容积扩散）和再结晶。而在塔曼温度以上，主要为烧结，结晶黏结长大。 （4）液相烧结：烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。 （5）固相烧结：在固态状态下进行的烧结。 （6）初次再结晶：初次再结晶是在已发生塑性变形的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。 （7）晶粒长大：是指多晶体材料在高温保温过程中系统平均晶粒尺寸逐步上升的现象.
（8）二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。 10-2烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理? 解：推动力有：（1）粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值， 烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很小，因而不能自发进行，必须加热!! （2）颗粒堆积后，有很多细小气孔弯曲表面由于表面张力而产生压力差， （3）表面能与颗粒之间形成的毛细管力。 传质方式：（1）扩散（表面扩散、界面扩散、体积扩散）；（2）蒸发与凝聚；（3）溶解与沉淀；（4）黏滞流动和塑性流动等，一般烧结过程中各不同阶段有不同的传质机理，即烧结过程中往往有几种传质机理在起作用。 10-3下列过程中，哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩?试说明理由。（1）蒸发－冷凝；（2）体积扩散；（3）粘性流动；（4）晶界扩散；（5）表面扩散；（6）溶解－沉淀 解：蒸发－凝聚机理（凝聚速率＝颈部体积增加）
机械制造技术基础知识点整理讲解学习
机械制造技术基础知 识点整理
1.制造工艺过程：技术准备，机械加工，热处理，装配等一般称为制造工艺过程。 2.机械加工由若干工序组成。工序又可分为安装，工位，工步，走刀。 3.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型：单件生产，成批（小批,中批,大批）生产，大量生产。 4.材料去除成型加工包括传统的切削加工和特种加工。 5.金属切削加工的方法有车削，钻削，镗削，铣削，磨削，刨削。 6.工件上三个不断变化的表面待加工表面，过渡表面（切削表面），已加工表面。（详见P58） 7.切削用量是以下三者的总称。 （1）切削速度，主运动的速度。 （2）进给量，在主运动一个循环内刀具与工件之间沿进给方向相对移动的距离。 （3）背吃刀量工件上待加工表面和已加工表面件的垂直距离。 8.母线和导线统称为形成表面的发生线。 9.形成发生线的方法成型法，轨迹法，展成法，相切法。 10.表面的成型运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。 11.机床的分类：（1）按机床万能性程度分为：通用机床，专门化机床，专用机床。 （2）按机床精度分为：普通机床，精密机床，高精度机床。 （3）按自动化程度分为：一般机床，半自动机床，自动机床。 （4）按重量分为：仪表机床，一般机床，大型机床，重型机床。 （5）按机床主要工作部件数目分为：单刀机床，多刀机床，单轴机床，多轴机床。 （6）按机床具有的数控功能分:普通机床，一般数控机床，加工中心，柔性制造单元等。 12.机床组成：动力源部件，成型运动执行件，变速传动装置，运动控制装置，润滑装置，电气系统零部件，支承零部件，其他装置。
13.机床上的运动：（1）切削运动（又名表面成型运动），包括： 1、主运动使刀具与工件产生相对运动，以切削工件上多余金属的基本运 动。 2、进给运动不断将多余金属层投入切削，以保证切削连续进行的运 动。（可以是一个或几个） （2）辅助运动。分度运动，送夹料运动，控制运动，其他各种空程运动 14.刀具分类： （1）按刀具分为切刀，孔加工刀具，铣刀，拉刀，螺纹刀具，齿轮刀具，自动化加工刀具。 （2）按刀具上主切削刃多少分为单刃刀具，多刃刀具。 （3）按刀具切削部分的复杂程度分为一般刀具，复杂刀具。 （4）按刀具尺寸和工件被加工尺寸的关系分为定尺寸刀具，非定尺寸刀具。 （5）按刀具切削部分本身的构造分为单一刀具和复杂刀具。 （6）按刀具切削部分和夹持部分之间的结构关系分为整体式刀具和装配式刀具。 15.切刀主要包括车刀，刨刀，插刀，镗刀。 16.孔加工刀具有麻花钻，中心钻，扩孔钻，铰刀等。 17.用得最多的刀具材料是高速钢和硬质合金钢。 18.高速钢分普通高速钢和高性能高速钢。 19.高性能高速钢分钴高速钢，铝高速钢，高钒高速钢。 20.刀具的参考系分为静止（标注）角度参考系和工作角度参考系。 21.静止（标注）角度参考系由主运动方向确定，工作角度参考系由合成切削运动方向确定。 22.构成刀具标注角度参考系的参考平面有基面，切削平面，正交平面，法平面，假定工作平面，背平面。
JTG F 《公路沥青路面施工技术规范》
1 总则 1.0.1为贯彻“精心施工，质量第一”的方针，保证沥青路面的施工质量，特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于各等级新建和改建公路的沥青路面工程。 1.0.3沥青路面施工必须符合国家环境和生态保护的规定。 1.0.4沥青路面施工必须有施工组织设计，并保证合理的施工工期。沥青路面不得在气温10℃(高速公路和一级公路)或5℃(其他等级公路)，以及雨天、路面潮湿的情况下施工。1.0.5沥青面层宜连续施工，避免与可能污染沥青层的其他工序交叉干扰，以杜绝施工和运输污染。 1.0.6沥青路面施工应确保安全，有良好的劳动保护。沥青拌和厂应具备防火设施，配制和使用液体石油沥青的全过程严禁烟火。使用煤沥青时应采取措施防止工作人员吸入煤沥青或避免皮肤直接接触煤沥青造成身体伤害。 1.0.7沥青路面试验检测的实验室应通过认证，取得相应的资质，试验人员持证上岗，仪器设备必须检定合格。 1.0.8沥青路面工程应积极采用经试验和实践证明有效的新技术、新材料、新工艺。 1.0.9沥青路面施工除应符合本规范外，尚应符合国家颁布的现行有关标准、规范的规定。特殊地质条件和地区的沥青路面工程，可根据实际情况，制订补充规定。各省、市、自治区或工程建设单位可根据具体情况，制订相应的技术指南，但技术要求不宜低于本规范的规定。
2 术语、符号、代号 术语 2.1.1沥青结合料 asphalt binder，asphalt cement 在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料(含添加的外掺剂、改性剂等)的总称。 2.1.2乳化沥青emulsified bitumen(英), asphalt emulsion，emulsified asphalt(美) 石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。 2.1.3液体沥青 liquid bitumen(英), cutback asphalt(美) 用汽油、煤油、柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品，也称轻制沥青或稀释沥青。 2.1.4改性沥青 modified bitumen(英) , modified asphalt cement(美) 掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。 2.1.5 改性乳化沥青modified emulsified bitumen (英), modified asphalt emulsion(美) 在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物胶乳，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。 2.1.6 天然沥青 natural bitumen (英)natural asphalt(美) 石油在自然界长期受地壳挤压、变化，并与空气、水接触逐渐变化而形成的、以天然状态存在的石油沥青，其中常混有一定比例的矿物质。按形成的环境可以分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。 2.1.7透层 prime coat 为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层。 2.1.8粘层 tack coat 为加强路面沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。 2.1.9封层 seal coat 为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面层下面、基层表面的称为下封层。 2.1.10稀浆封层 slurry seal 用适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。 2.1.11微表处 micro-surfacing 用适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）采用聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。 2.1.12沥青混合料bituminous mixtures(英)， asphalt(美) 由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料，按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。按公
几种功能陶瓷材料的研究与发展现状
几种功能陶瓷材料的研究与发展现状 摘要 功能陶瓷作为一种新型的无机非金属材料，以其优越的性能正越来越多地应用到社会生活中来，同时对于它的研究也仍在不断的深入与发展。由于功能陶瓷材料的种类繁多，本文主要介绍了目前涉及比较广泛的铁电压电陶瓷材料，半导体陶瓷材料以及微波介质陶瓷材料的研究概况与进展。 关键词：铁电陶瓷压电陶瓷半导体陶瓷微波介质陶瓷 前言 功能陶瓷主要是指那些利用电磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的先进陶瓷（现代陶瓷）。功能陶瓷的发展经历了电介质陶瓷、压电铁电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷等等一系列的过程，目前已发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。功能陶瓷的不断开发，对科学技术的发展起了巨大的促进作用，其应用领域也随之更为广泛。[1]目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。当前功能陶瓷正朝着复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化的方向进一步的发展。 一、铁电压电陶瓷材料的研究进展 [2]近年来，随着电子器件微型化、智能化的发展，各种性能优良、能满足制备体积更小电子器件的新型材料成为材料科学界的研究热点之一。铁电压电材料因其具有独特的电学、光学和光电子学性能，在现代微电子、信息存储等方面有着广泛的应用前景，已经成为当前新型功能材料研究的热点之一，其主要可以分为以下几大类。 1、弛豫铁电体 弛豫铁电体是指顺电—铁电转变，属弥散相变的铁电材料，一般为复合型化和物或固溶体。由于弛豫型铁电体具有很高的介电常数，相对低的烧结温度和“弥散相变”得到的较低容温变化率、大的电致伸缩系数和几乎无滞后的特点，使其在多层陶瓷电容器及新型电致伸缩器件方面有着巨大的应用前景。 近年来，弛豫铁电陶瓷的研究一直是人们关注的热点。[3]铌镁酸铅—钛酸铅单晶可
机械工程师知识要求教学提纲
机械工程师知识要求
机械工程师的知识要求： Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。 2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关质量检测技术。 7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图
道路工程施工技术方案
道路工程施工技术方案 本工程主线全长685km，路基长352m。道路为城市快速路，桥梁及引道段为主线双向六车道，辅导双向六车道，地坪段为主线双向八车道，辅道双向四车道。 道路设计： **道：城市快速路，设计车速60km/h，宽度3.5m； 立交辅道：城市次干路，设计车速40km/h，宽度3.5m； **路：城市主干路，设计车速50km/h，宽度3.5m； 路面结构标准轴载：双轮组单轴载100kN（BZZ-100）； 设计年限：沥青混凝土路面，设计年限15年。 第一小节、路基处理设计 1、一般路基设计 考虑到石灰土作为传统的路基处理材料，施工工艺简单，价格低廉，在类似工程中得到广泛应用，路基填8%石灰土。 2、特殊路基设计 1）地坪段现状路基处理 K1+715-K2+340及K2+340-K2+400段为**道起终点地坪段，由于现状**道已使用10年，路基已基本完全固结，路基土强度及压实度均较高。因此对改造后路面高程维持现状不变，仅破除现状路面结构至设计路面高程下48cm处，重新施做以上新的路面结构。但当底基层顶面强度及压实度达不到设计要求时，应继续铣刨至路床顶标高，重新测量强度及压实度，如仍不能达到施工要求，可对现状路基土采用30cm戗灰（8%）处理，满足设计要求后方可施做路面结构。 2）桥头引路路基处理 为控制桥头沉降，缩短工期，便于施工期间交通组织，本工程两侧桥头各52m路基范围内采用泡沫轻质土进行填筑，其余段采用8%灰土填筑路基。填筑前应去除现状路面面层。桥头引道挡墙完工并满足后续施工条件后，分层浇筑泡沫轻质土或填筑石灰土。
轻质土应分块分层浇筑，浇筑顶面标高为分块范围内路床顶面最大高程，浇筑完毕并达到要求强度后通过削除顶部轻质土实现路基横坡和纵坡，削除后轻质土顶面即为路床顶面。浇筑时，轻质土顶面及其以下1m厚度处各铺设一层镀锌铁丝网，轻质土用HDPE防渗土工膜包裹。 桥头引道填筑石灰土路段，石灰土路段，石灰土应分层填筑压实，且应满足路基相应深度处要求。当路基填土较低时，灰土层最小厚度不应小于20cm。 3）深层复合地基 为保证引路挡墙下地基承载力满足要求，于挡土墙基础下均布三排高压旋喷桩，采用正方形布置，桩径0.6m，纵向桩距1.4m，桩长10-14m，桩顶设置50cm 碎石垫层，垫层中间设置一层土工格栅，打桩范围为桥头两侧各70m范围。 第二小节、路面结构设计 1、行车道路面结构 1）路面结构如下： 上面层：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13C，胶粉改性沥青）； 下面层：8cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C，A级沥青）； 下封层：1cm； 上基层：18cm水泥稳定碎石（4.0MPa/7d，骨架密实型）； 下基层：18cm石灰粉煤灰碎石（8：12：80）； 底基层：18cm石灰粉煤灰土（12：40：48）； ≥40MPa，Ls≤232.9（0.01mm）。 E 总厚度：66cm（下封层厚度不计入路面结构总厚度）。 水泥稳定碎石上基层顶面喷洒透层沥青，并施做1.0cm下封层；各沥青层之间均喷洒粘层油，以确保层间连接紧密。 2）辅道路面结构如下： 上面层：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13C，胶粉改性沥青）； 下面层：8cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C，A级沥青）； 下封层：1cm；
机械工程材料基础知识大全
《机械工程材料》 基础篇 一：填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。 2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。 8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。 18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24．过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25．固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26．金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27．热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。