什么是结构陶瓷
什么是结构陶瓷？
结构陶瓷
在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。
1、氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。
2、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷陶瓷也是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。
3、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷
4、人造宝石
红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。
1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g 的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。
比较结构陶瓷与功能陶瓷的异同点
陶瓷的分类及性能
陶瓷材料的力学性能 陶瓷材料 陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键高分子：共价键（主价键）范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。 工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。 硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。 常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点 陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。 如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织 晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂 （种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能） 陶瓷的分类 玻璃 — 工业玻璃 (光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 陶瓷 —普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘） ，化工，多孔 ……特种陶瓷 -电容器，压电，磁性，电光，高温 …… 金属陶瓷 -- 结构陶瓷，工具（硬质合金） ，耐热，电工 …… 玻璃陶瓷 — 耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷 … 2. 陶瓷的生产 (1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种
陶瓷（人工的化学或化工原料 --- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物） (2) 坯料的成形 （可塑成形，注浆成形，压制成形） (3)烧成或烧结 3. 陶瓷的性能 (1)硬度 是各类材料中最高的。 （高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV） (2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢MN/m2) (3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。 2 （E/1000--E/100）。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。 (4)塑性：在室温几乎没有塑性。 (5) 韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。 (6) 热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K） (7)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 ℃） (8)化学稳定性 ：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、酸、碱、盐） (9) 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） (10) 其它： 不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。 普通陶瓷
浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9115821183.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。
陶瓷材料显微结构与性能
1陶瓷烧结过程中影响气孔形成的因素有哪些？ (1)煅烧温度过低、时间过低 (2)煅烧是时原料中的水碳酸盐、硫酸盐的分解或有机物的氧化 (3) 煅烧时炉内气氛的扩散 (4) 煅烧时温度过高，升温过快或窑内 气氛不合适等。 夏炎2.影响陶瓷显微结构的因素有哪些？ 参考答案：(1) 原料组成、粒度、配比、混料工艺等 (2) 成型方式、成型条件、制品形状等 (3)干燥制度（干燥方式、温度制度、气氛条件、压力条件等） (4) 烧成制度（烧成方式、窑炉结构、温度制度、气氛条件、压力条 件等） 3. 提高陶瓷材料强度及减轻其脆性有哪些途径？ 参考答案：a.制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷。例如，采用热等静压烧结制成 的Si 3N 4 气孔率极低，其强度接近理论值。 b.在陶瓷表面引入压应力可提高材料的强度。钢化玻璃是成功应用这 一方法的典型例子。 c.消除表面缺陷，可有效地提高材料的实际强度。 d.复合强化。采用碳纤维、SiC纤维制成陶瓷/陶瓷复合材料，可有 效地改善材料的强韧性。 e.ZrO 2与增韧。ZrO 2 对陶瓷的强韧化的贡献有四种机理（相变增韧、微裂纹增韧、 裂纹偏转增韧、表面残余应力增韧）罗念 4.影响氧化锆相变增韧的因素是什么？简单叙述氮化硅陶瓷具有的性能及常用的烧结方法。 ①晶粒大小。当晶粒尺寸大于临界尺寸易于相变。若晶粒尺寸太小，相变也就难以进行。 ②添加剂及其含量使用不同的添加剂， t-ZrO2的可转变最佳晶粒大小、范围也不同。 ③晶粒取向。晶粒取向的不同而影响相变导致增韧的机制。 氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨、耐化学溶液和熔体的腐蚀、高电绝缘体、低热膨胀和优良抗热冲击、抗机械冲击等性能。烧结方法：反应烧结氮化硅、无压烧结氮化硅、重烧结氮化硅、气氛加压氮化硅和热压烧结氮化硅。——李成5.气孔对功能陶瓷性能的影响及降低功能陶瓷中的气孔量的措施？ 气孔均可使磁感应强度、弹性模量、抗折强度、磁导率、电击穿强度下降，对畴运动造成钉扎作用，影响了铁电铁磁性。另外，少量气孔亦会严重降低透光性。添加物的引入不仅可阻止二次重结晶，亦可以使气孔由晶界排出。为了降低功能陶瓷中的气孔量，可采用通氧烧结，成型时增大粒子流动性提高生坯密度，研究玻璃相对主晶相的润湿等措施。韦珍海6.瓷轴基本上是一层玻璃体，但从显微结构的角度来看，它可以分成几大类釉层并举例说明其中一种的釉层特点？ 参考答案：釉层可为三大类：玻璃釉、析晶釉（或称结晶轴）和分相釉.以玻璃釉为例，玻璃釉一般是无色透明的，由硅酸盐玻璃所组成。釉层除了多少有些釉
先进陶瓷课程设计
沈阳化工大学先进陶瓷课程设计 题目：流延法制备氮化铝陶瓷基片 院系：材料科学与工程 专业：无机非金属材料工程 班级：无非1003 学生姓名：张梦 指导教师：曹大力
1 引言 陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。 氮化铝陶瓷无毒性，具有高的热导率、高的绝缘性和良好的微波毫米波特性，是高功率、高密度和高速电路所用的高性能封装材料。目前氮化铝陶瓷封装已经用于各种器件和集成组件中，如微波大功率器件、高温高功率电子器件、高性能T/R模块等。近年来随着氮化铝陶瓷制备技术的不断成熟，具有导热率在140~230W/m.k的氮化铝已显示取代氧化铝(氧化铝导热率约为19W/m.k)陶瓷的强劲趋势。氮化铝还有一个优势在于起热膨胀系数与砷化镓匹配，能更好的与半导体材料附着。氮化铝的热性能受气孔率和杂质的影响严重，一般高导热率的致密氮化铝陶瓷仅能通过热压烧结或添加氧化钙和氧化钇的无压烧结工艺获取。添加剂在烧结时是以形成液相促进致密化，钙铝石或钇铝石能够吸收氧杂质。 目前国内外大多数氮化铝陶瓷基板是采用干压成型获得微结构完全致密和高的热导率，而流延成型是大规模制备基板材料的重要工艺方法，但目前氮化铝流延法成型工艺研究和产业化仍然较少。随着流延法的批量生产陶瓷基板技术的成熟，流延法生产氮化铝陶瓷基板一定会成为一种崭新的，大规模化生产方式。本文对流延法制备氮化铝陶瓷基板进行研究，探讨粉体特性、流延参数对陶瓷结构与性能的影响。制备的氮化铝陶瓷基板导热率定位为达到250W/m.k(最新资料显示氮化铝陶瓷基板的导热率已可达到319 W/m.k)。从而实现流延法制备氮化铝陶瓷基板的规模化，完全取代传统的氧化铝陶瓷基板。下图为干压法制备的一些基板样品图片及电镜图。
《材料结构与性能》习题..
《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同 时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子
间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式： 与 是一回事。 4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
什么是结构陶瓷
什么是结构陶瓷？ 结构陶瓷 在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。 1、氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。 2、氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷陶瓷也是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。 3、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷 4、人造宝石 红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。
1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g 的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。 比较结构陶瓷与功能陶瓷的异同点 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 遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。 碳化硅和增韧氧化物三类材料。
第二十四章-新材料产业篇之先进结构材料产业
第二十二章先进结构材料产业 王一德屠海令陈祥宝周玉 孙蓟泉米绪军包建文唐荻贾德昌苏岚张荻乔金粱李腾飞 【内容提要】新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或者是传统材料由于成分或工艺改进使其性能明显提高或具有新功能的材料[1]。《2013战略性新兴产业发展研究报告》[2]系统阐述了信息功能材料、新能源材料、特种功能材料、稀土及功能陶瓷材料、生物医用材料等先进功能材料产业的发展现状，梳理了产业发展存在的突出问题，提出了发展重点及政策建议。本文将重点论述先进钢铁材料、高端轻质合金材料、高性能复合材料及特种结构材料等先进结构材料在国民经济建设以及战略性新兴产业中的地位、作用和面临的突出问题，并提出相应的政策建议。 22.1.发展现状和趋势 结构材料是以力学性能为基础，以强度、硬度、塑性、韧性等力学性能为主要性能指标的工程材料的统称，其应用量大面广，是各类基础设施、装备及重大工程的主体构架材料。先进结构材料是我国发展新能源、现代交通运输、航空航天、船舶及海洋工程等战略性新兴产业的基础。 22.1.1发展现状 （一）先进钢铁材料 我国钢铁工业取得了举世瞩目的成就，本世纪以来钢产量年增长率达到20%，并一直保持钢产量世界第一，2012年产量达7.16亿吨，占世界钢产量的46%，为我国国防工业及国民经济建设提供了重要的原材料保障。先进钢铁材料是指较传统钢铁材料具有更高强度、韧性和耐高温、抗腐蚀等性能的材料[3,4]。
根据战略性新兴产业的需求，现对能源、交通、海洋以及航空航天用先进钢铁材料进行阐述。 先进能源用钢主要包括风电、水电、核电装备用钢。我国已具备了风电用宽厚板、高级别Φ80mm风电轴承用钢（GCr15SiMn）的批量生产能力。自主生产的600MPa级压力钢管能满足使用要求，800MPa级的压力钢管正在开发中。基本掌握了水电、核电装备所用的大型不锈钢铸锻件的生产技术，改变了依赖进口的局面。 现代交通用钢包括高速轨道用钢和汽车用钢。高速轨道用钢主要有列车转向架、车轮、掣肘、轴承、弹簧及钢轨用钢。目前我国自主研制的微合金化车轮用钢已成功用于时速200km的列车，时速高于200km以上的车轮用钢正在研发中；对于高端车轴用钢S38C，我国正处于工业试验阶段；车辆轴承用钢的高端产品GCr18Mo能够立足国内生产；高铁弹簧钢研究已有重大突破，有望实现国产化；高铁用钢轨的产能我国已达到世界第一，质量水平也处于国际先进水平。在汽车用钢方面，其强塑积20GPa %的第一代汽车用钢，强塑积在60GPa %的第二代汽车用钢，均可实现国产化，强塑积在30~40GPa %以上的第三代高性能汽车用高强度钢的研发已接近国际先进水平[4]。 海洋用钢主要包括海洋平台、海底油气管线、特种船舶用钢[4]。目前屈服强度355MPa以下平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90％；海底管线钢X65、X70、X80及厚壁海洋油气焊管均已实现国产化；化学品船用中厚板已实现国产化，自主研制的2205型双相不锈钢，已成功地应用在化学品船上[5]；液化天然气LNG船用9%Ni钢和液化乙烯储罐用12Ni19钢已经能够批量生产。 航空、航天用钢方面大部分都已实现国产化，但在大型客机的轴承、连接螺栓、着陆齿轮等部件所用的结构钢，燃气涡轮发动机中高压涡轮叶片用高温合金材料等方面还依赖进口。对于大推比运载火箭系统壳体、动力连接装置、发动机部件、星箭或船箭解锁包带等部件用特殊钢，以及各类空间环境设施用高品质特殊钢和高温合金还有待于进一步开发。
陶瓷件结构设计准则
陶瓷件结构设计准则(1)(十四)* 参考：陶瓷海https://www.360docs.net/doc/9115821183.html, 1前言 陶瓷是重要的工程材料之一,坚硬耐磨是它主要的力学特性。它的承压能力强,但承拉能力差,特别是因为很脆,不耐冲击,陶瓷件的结构设计要注意这些材料特性。此外,陶瓷件的生产工艺对其结构设计影响很大。陶瓷件的生产工艺可以分为三部分:压制成形、烧结、后加工。其中压制成形一般用模具方法,这些是陶瓷件结构设计应考虑的基本因素。下面用结构设计准则的方法探讨其具体化。 2结构设计准则 2.1避免高精度配合准则 高精度的公差配合要求,在陶瓷件装配中很难满足,这是因为:(1)在毛坯制作和烧结过程中,构件的尺寸、形状、精度难以提高。(2)烧结后的陶瓷材料很坚硬,机械加工困难。即通过后继的精密的机械加工方法提高配合面精度的措施在此不合适。(3)陶瓷材料的弹性变形很小,靠构件弹性变形来减低装配难度的方法也行不通。所以,陶瓷构件要避免紧密配合。图1a和图2a所示结构因成形、烧结过程中难以避免的尺寸、形状误差,故装配困难,甚至根本无法装配,而将圆孔变成长孔,如图1b和图2b所示的结构,则装配起来要方便得多。 （a）不合理结构（b）改进结构 图1 2.2方便模具制作准则 不论是干压法、湿压法还是连压法,陶瓷构件毛坯制作都要模具。对于用模具生产的构件,减少其模具制作难度和制作成本是基本要求。图3a 的椭圆形结构所需的成形模具,其制作难度远高于图3b所示结构所需要的模具的难度。图4a的结构比之右边的结构虽然节省了原材料,但模具制作难度大、费用高。陶土通常是很低廉的,所以,图4b所示的陶瓷结构更为合理。带有边孔的结构其对应的模具制作困难,如在不妨碍构件功能的前题下,将边孔改设计为贯通到棱边的孔,即将封闭孔变成开通孔,则对应的模具制作要简单得多。如图5,图6和图7所示。
多孔陶瓷的结构及性能
多孔陶瓷的结构性能及应用 摘要：本文综合论述多孔陶瓷的结构、组成、性能并围绕其在能源与环保领域的应用展开介绍，体现其作为一种绿色环保材料的重要意义和应用价值。 关键词：多孔陶瓷；结构；组成；性能；应用；能源；绿色 前言： 当今世界，工农业的发展导致了能源的大量消耗和环境的恶化，解决能源和环境问题已刻不容缓。人们越来越关注可持续发展的问题，世界各国都对这一问题予以充分重视，并将其作为重要内容列入国家发展计划。煤炭、石油和天然气等大量不可再生能源的消耗使得人们不得不考虑如何节能以及如何寻找新的替代能源？而由于污染带来的各种生态环境破坏，对自然的和谐发展和人类健康带来了空前的挑战。因此，在二十一世纪，着眼于解决能源与环境问题的高新技术将得到广泛关注，并将对自然和社会的良性发展起到重要作用。 正文： 一、什么是多孔体陶瓷 多孔陶瓷是一种含有气孔的固体材料，一般来说，气孔在多孔陶瓷体中所占的体积分数在20％到95％之间。根据气孔的类型，可以分为开气孔和闭气孔两种，前者的气孔都是相互贯通的并与外界环境相连，而后者则是封闭在陶瓷体内的孤立气孔，在不同的场合中它们分别有不同的用途。
根据应用的目的不同，多孔陶瓷材料的组成也不同，具体包括氧化铝、堇青石、莫来石、海泡石、碳化硅、氧化锆、羟基磷灰石等等。为了获得一定形状和结构的多孔陶瓷材料，制备工艺过程起到了决定作用。目前，主要的几种多孔陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺以及有机泡沫浸渍工艺，这三种工艺制得的多孔制品分别被形象地称为泡沫多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷和网眼多孔陶瓷。 由于其本身具有的独特性能，多孔陶瓷已经在我们的日常生活和现代工业生产中得到广泛的应用，包括分离与过滤、催化剂及其载体、生物反应器、燃料电池材料、气体传感器、隔热材料、热交换器、生物医学材料等等。能源和环境问题是社会健康和谐发展的永恒主题，多孔陶瓷在这些领域的广泛应用将产生不可估量的经济和社会效益。 二、多孔陶瓷的结构及其性能 多孔陶瓷材料由于其独特的多孔结构而具有热导率低、体积密度小、比表面积高，以及具有独特物理和化学性能的表面结构等优点，加之陶瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等特点，使多孔陶瓷在能源和环境领域有广泛的应用，具体体现在以下各个方面：1．消声器。在城市生活中，噪音是一种重要的污染。走在城市的街道上，可以听到来自于汽车排气管、飞机飞行以及空调压缩机工作等造成的各种让人心烦的噪声，而这一切其实都可以通过应用多孔陶瓷得以缓解，甚至消除。多孔陶瓷具有丰富的孔隙，当声波传播到多孔陶瓷上时，在网状的孔隙内引起空气的振动，进而通过空气与多
先进结构陶瓷复习_(答案汇总)
1、传统陶瓷与先进陶瓷如何划分？它们的发展过程有何特点？ 答：先进陶瓷与传统陶瓷的区别，可以从以下几方面来说明。 ①原料：传统陶瓷以天然的粘土为主要原料，而先进陶瓷原料是人工提纯、人工化合 成的高纯度物质。 ②粒度：传统陶瓷的粉粒大小在0.1毫米以上，而先进的粉粒大小在0.01以下，有的 达到纳米级别。 ③制作工艺：先进陶瓷的成型方法也很多，有模压成型、等静压成型、注射成型、热压 铸、流涎成型等，在烧结方面，温度要求更高，条件要求更严，方法也很多， 有热压烧结、热等反应烧结、真空烧结、微波烧结、等离子烧结、自蔓燃烧结 等，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产的烧结方式。 ④加工：传统陶瓷一般不需要二次加工，先进陶瓷烧结成型后，能够进行切割、打孔、 磨削、抛光等精密加工。（5、6点为资料中追加） ⑤性能应用：先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，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，从而使其在高 温、机械、电子、计算机、宇航、医学工程等各方面得到广泛的应用。 ⑥显微结构：普通陶瓷主要由莫来石以及SiO2为主，而先进陶瓷则以单一相构成。 2、与金属比，陶瓷的结构和性能特点？为什么陶瓷一般具有高强度和高硬度？答：①结构：金属部原子间结合的化学键为金属件，陶瓷材料的原子间结合力主要为离子键、共价键或离子–共价混合键； 陶瓷材料显微结构的不均匀性和复杂性（书P1-2） 性能：优点：高熔点、高强度、耐磨损、耐腐蚀； 缺点：脆性大、难加工、可靠性与重现性差（书P2） ②原因：上述陶瓷部的几种结合键具有很高的方向性，结合力较强，破坏化学键所需 能量较大，故硬度与硬度都较高，同时陶瓷材料化学键决定了其在室温下几乎 不能产生滑移或位错运动，因此很难产生塑性变型，室温下只有一个较高的 断裂强度。 3、如何评价陶瓷材料的力学性能？如何提高材料力学性能？ 答：强度方面从抗拉、抗压、抗弯以及抗热冲击性能评价；韧性方面通过单刃开口梁法或压痕法测量评价，硬度则主要通过维氏硬度和洛氏硬度进行评价； 通过颗粒弥散、纤维及晶须强化增韧来改善陶瓷的力学性能（求补充） 4、影响陶瓷抗热震性的因素主要有哪些？ 答：影响因素主要有热应力、导热系数、热膨胀系数、弹性模量、断裂能、强度和韧性等； ①导热系数高，材料各部分温差较小，抗热震性较好；②热膨胀系数较小，材料部热应 力较小，抗热震性较好；③弹性模量较小，在热冲击中可以通过变形来部分抵消热应力，从而提高抗热震性；④强度大，韧性强都能使材料抗热应力而不至于破坏，改善热震性。 （答案为材料物理性能书P133） 5、目前先进陶瓷的发展趋势和研究热点有哪些？ 答：课本P1：①组成复合化；②结构纳米化；③结构可设计（功能化） PPT：①结构微细化、纳米化；②结构—功能一体化；③组成可设计、复合化； ④制备低成本化；⑤性能挖掘潜力大，发现新材料几率高
材料的结构与性能特点
第一章材料的结构与性能 固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。 材料的相互作用 组成物质的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力称为结合键。主要有共价键、离子键、金属键、分子键。 离子键 形成：正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键称为离子键。 特性：离子键没有方向性，无饱和性。NaCl晶体结构如图所示。 性能特点：离子晶体的硬度高、热膨胀系数小，但脆性大，具有很好的绝缘性。典型的离子晶体是无色透明的。 共价键 形成：元素周期表中的ⅣA、ⅤA、ⅥA族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时，原子间不产生电子的转移，以共价电子形成稳
定的电子满壳层的方式实现结合。这种由共用电子对产生的结合键称为共价键。氧化硅中硅氧原子间共价键，其结构如图所示。 性能特点：共价键结合力很大，所以共价晶体的强度、硬度高、脆性大，熔点、沸点高，挥发度低。 金属键 形成：由金属正离子与电子气之间相互作用而结合的方式称为金属键。如图所示。 性能特点： 1)良好的导电性及导热性； 2)正的电阻温度系数； 3)良好的强度及塑性； 4)特有的金属光泽。 分子键 形成：一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为范德华键（或分子键）。 特性：分子晶体因其结合键能很低，所以其熔点很低，硬度也低。但其绝缘性良好。 材料的结合键类型不同，则其性能不同。常见结合键的特性见表1-1。
晶体材料的原子排列 所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。 理想的晶体结构 1.晶体的基本概念 (1) 晶格与晶胞
先进陶瓷的现状及其发展趋势
15 中国粉体工业 2018 No.5 先进陶瓷的现状及其发展趋势 胡明霞/文 【摘要】随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点，其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。 【关键词】先进陶瓷；研究现状；未来发展趋势 1.先进陶瓷的概述 1.1先进陶瓷的定义 先进陶瓷，又称为高性能陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等，是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异的力 学、声、光、热、电、生物等特性的陶瓷。 [1]由于先进陶瓷各种功能的不断发现，在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显，其市场容量将不断提升。 1.2先进陶瓷的分类 先进陶瓷按化学成分可分为氧化物 陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。按性能和用途，可分为功能陶瓷和结构陶瓷两大类。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点。 2.国内先进陶瓷的发展现状 我国先进陶瓷研究始于20世纪50年代，随着国际上先进陶瓷跨越式的发展，20世纪70年代以来国内诸多高校和科研院所开始重视先进陶瓷材料研 究，并取得了一系列创新性成果。其中，我国创新性地将纤维补强陶瓷基复合材料应用于战略导弹和各类卫星天线窗的保护框上;多元氮陶瓷相图的研究在国 际上有较高的影响，多相复合陶瓷概念的提出促成了一大批具有优异综合性能的新材料诞生。20世纪90年代在纳米陶瓷粉体制备与团聚方面的研究，以及
陶瓷材料的分类及性能
陶瓷材料的力学性能 高分子091 项淼学号17 陶瓷材料 陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料 之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键 高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。 普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。 工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能： 耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。 硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。 常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点 陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。 如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织 晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂 （种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能） 陶瓷的分类 ※玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 ※陶瓷—普通陶瓷--日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔…… 特种陶瓷--电容器，压电，磁性，电光，高温…… 金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工…… ※玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷… 2. 陶瓷的生产 (1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合） 普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料） 特种陶瓷（人工的化学或化工原料--- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物） (2)坯料的成形（可塑成形，注浆成形，压制成形） (3)烧成或烧结 3. 陶瓷的性能 (1)硬度是各类材料中最高的。 （高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV） (2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢207000MN/m2) (3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。
陶瓷结构
1.以力学性能和热学性能为主的结构陶瓷 2.以学电、磁、光、声性能为主的功能陶瓷 3.未来的趋势：结构与功能一体化 4.先进结构陶瓷脱胎于古老的传统陶瓷材料 5.所谓“先进”：在于它采用的原料是人工合成的，而传统陶瓷采用的是天然原料。 6.一般说来，瓷器应该具备的几个条件是： 1）是原料的选择和加工主要表现在Al203的提高和Fe2O3的降低，使胎质呈白色2）是经过1200℃以上的高温烧成，使胎质烧结致密、不吸水分、击之发出清脆的金石声 3）是在器表施有高温下烧成的釉，胎釉结合牢固，厚薄均匀 .唐代，并称“南青北白”的分别是南方越窑的青瓷与北方邢窑的白瓷。 [白瓷在青瓷的基础之上而发展起来的。它历经东汉的萌芽阶段、魏晋南北朝的烧制成功阶段，到隋代才达到釉色均匀、细腻莹润的程度。] 2.宋代五大名窑分别是：汝窑、官窑、哥窑、钧窑、定窑。 [一、色如天青的汝窑青瓷;二、釉质如玉的官窑青瓷;三、“巧用缺陷”的哥窑瓷器;四、釉色绚丽的钧窑瓷器;五、印花精美的定窑白瓷] 1.高岭土的应用是我国陶瓷技术的重大突破，我国也成为世界上第一个在瓷器中使用 此物质的国家。 [化学式：Al2O3-2SiO2-2H2O,白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色] 2.中国古陶瓷的釉按照化学成分可分为：钙系釉和铁系釉 [碱金属氧化物含量超过50%，釉的黏度较低，流动性好，光滑度高，大大增加了瓷器的美感]【CaO MgO & K2O Na2O】 中国古陶瓷三大技术突破分别是？ (原料)高铝质黏土和瓷土在陶瓷中的应用 (温度)高温烧成 (釉)釉的发明 4.先进结构陶瓷从化学组成上分类，分为哪几种？ 氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、其他结构陶瓷 5.我国先进结构陶瓷的研究历程分为几个阶段？研究重点分别是什么？ 分为三个阶段：第一阶段为20世纪50年代初，重点研究氧化铝陶瓷；第二阶段为50年代末期至70年代初，重点研究稀土氧化物以及其二元相研究；第三阶段为70年代后，重点开展了氧化物相图及其相关联的研究。 陶瓷材料性能上的主要优点是？ 高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温“两高三耐” 2.无水冷陶瓷发动机通常运用了哪些陶瓷材料？与水冷发动机相比优势在哪？ ■通常运用氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷和莫来石陶瓷。 ■陶瓷水冷发动机是利用陶瓷材料耐高温、强度高、隔热性能好的特点，对柴油机燃烧零部件采用陶瓷或陶瓷涂层隔热，减少由汽气缸盖、气缸套传出的热量，去除气缸套、气缸盖中的冷却水，进而取消发动机独立的冷却水系统，同时增压器回收排气能量，提高了发动机的热效率。 [ 陶瓷，尤其是氮化硅和碳化硅陶瓷具有高温强度、耐蚀性和耐磨性，用它们来制造发动机已成为当前世界各国奋力追求的目标.发动机用材料的重大改革则是用高性能陶瓷零
先进结构陶瓷材料(精)
先进结构陶瓷材料 课程类别：系统学位课课程编号：70350232 学分：2 课内学时：32 授课教师：谢志鹏教学方式：课堂讲授为主 结构陶瓷是五十年代后迅速发展起来的一类新材料，具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、化学性质稳定等一系列优异性能。在宇航、能源、电子、化工、机械制造和生命科学等领域都有重要应用。本课程着重介绍先进结构陶瓷材料性能、结构、制备理论与技术、科学及工程应用。主要包括以下：1)先进结构陶瓷的晶体结构、微观结构及性能，并着重分析结构陶瓷的脆性断裂及其增韧，对氧化物、非氧化物和生物陶瓷，以及陶瓷基复合材料分别进行讨论； 2)对先进结构陶瓷制备的三大过程，即超细粉制备，成型技术和烧结技术进行论述，并重点突出近十年来国内外出现的一些新理论、新工艺、新技术；3)分析国际上先进结构陶瓷研究与应用的现状，讨论结构陶瓷发展方向及关键技术。 第一章结构陶瓷基础概述 1.1 先进结构陶瓷化学键与结构特征 1.2 结构陶瓷的力学、热学及电学性能 1.3 结构陶瓷的熔点与蒸发特性 第二章氧化物结构陶瓷 2.1 氧化铝陶瓷及透明氧化物陶瓷 2.1 氧化锆与相变增韧氧化锆陶瓷 2.1 其它氧化物陶瓷 第三章高温非氧化物结构陶瓷 3.1 氮化硅陶瓷结构、性能与制备 3.2 赛隆（Sialon）陶瓷
3.3 六方氮化硼与立方氮化硼陶瓷 3.4 碳化硅陶瓷结构、性能与制备 3.4 碳化硼陶瓷结构、性能与制备 第四章高性能生物结构陶瓷 4.1 惰性生物陶瓷 4.2 表面活性生物陶瓷 第五章高韧性复相结构陶瓷材料 5.1 陶瓷晶须与陶瓷纤维 5.2 纤维、晶须增韧补强机理 5.3 纤维、晶须增韧的复相结构陶瓷材料第六章结构陶瓷粉体制备新技术 6.1 陶瓷超细粉特性与表征 6.2 化学气相制备法 6.3 化学液相制备法 第七章结构陶瓷的成型新工艺 7.1 胶体化学与胶态成型理论 7.2 胶态原位凝固成型工艺 7.3 计算机辅助无模成型 第八章结构陶瓷先进烧结理论与工艺 8.1 等静压与气压烧结 8.2 微波快速烧结 8.3 自蔓燃反应烧结
先进陶瓷材料精密件加工工艺方法介绍
先进陶瓷材料精密件加工方法 -机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工介绍 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 陶瓷材料根据性能要求不同有不同加工方法。目前主要加更方法包括机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工几大类。下面简要介绍下几种陶瓷材料加工方法。 1、陶瓷材料的机械加工 陶瓷材料机械加工主要包括车削加工、磨削加工、钻削加工、研磨和抛光等。
（1）陶瓷材料的车削加工 车削加工主要是用金刚石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对陶瓷材料精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。 （2）陶瓷材料的磨削加工 陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释，但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。 （3）陶瓷材料的钻削加工
先进陶瓷材料的研发及应用
先进陶瓷材料的研发及应用 先进陶瓷展2020年1月19日 No.1 先进陶瓷材料产业的背景需求及战略意义 随着现代科学技术的高速发展，迫切要求研制与发展具有特殊性能的新一代陶瓷材料。这是因为由离子键和共价键结合的先进陶瓷材料，具有金属和高分子材料不具备的高模量、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗侵蚀、良好的生物相容性以及优异的电学、光学、磁电、压电、热电等特性，从而在航天航空，国防军工，机械化工、生物医疗、信息电子、核电与新能源等领域得到越来越多的应用，已成为国家某些重大工程和尖端技术中不可或缺的关键材料，因此具有重要的科学价值和国家战略意义。 近二十年来，在国家重大工程和尖端技术中对陶瓷材料及其制备技术也提出了更高的要求和挑战；例如航天工业火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的氮化硅陶瓷轴承在低温极端条件下无滑状态下高速运转，要求陶瓷抽承强度高、初性好、耐磨损、表面加工精度高；激光武器需使用大尺寸大功率Nd－YAG激光透明陶瓷，导弹天线罩需使用高透波高强度陶瓷材料；核电站主泵用的大尺寸陶瓷密封环需要长寿命高可靠性，特别是地球卫星拍摄地面目标的对地监测使用的碳化硅陶瓷反射镜，除了高弹性模量、低热膨胀系数和轻量化，要求高精度超镜面和大尺寸（直径1米至几米），这对大尺寸结构陶瓷材料的成型技术、烧结技术、加工技术都是一个挑战；又如在微电子工业中使用的微型陶瓷劈刀，其内孔只有20－30微米；而光通讯中的光纤连接器陶瓷插芯，其内孔为125微米，并且要求极高的表面光洁度与尺寸精度及同心度。 此外，超高温结构陶瓷（如ZrB 2、HfB 2 ）的及陶瓷基复合材料（Cf/SiC、SiCf/SiC）快速发展， 使航天飞机能在邀游太空后重返地球；B 4 C陶瓷成为反应雄中不可缺少的吸收中子的控制棒；高硬度 陶瓷刀具可比传统刀具提高加工效率3~10倍；Si 3N 4 、SiC陶瓷作为发动机和燃气轮机的高温关键部 件，可使涡轮进口温度提高到1370℃，从而可以大幅度提高热效率和节省燃料；耐热隔热的陶瓷涂层在航空发动机和重型燃气轮机中应用越来越多；高铁和电动汽车中IGBT功率控制模块封装对高性能的AIN陶瓷基板，高强度高韧性高导热Si3N 4 陶瓷基板需求迫切。汽油柴油车需要性能更佳的蜂窝陶瓷及催化剂载体，从而大大减少汽车排放和环境污染。 这些例子充分显示了先进陶瓷材料对现代科学和工程技术发展至关重要。特别是近十年来，由于 各种高纯氧化物陶瓷（Al 20 3 、ZrO 2 、SiO 2 、MgO、Y 2 3 、MgAl204），氮化物陶瓷（Si 3 N 4 、BN、AlN、AION 等）、碳化物陶瓷（SiC、B 4C等）、硼化物陶瓷（TiB 2 ，ZrB 2 、HfB 2 等）发展，特别是陶瓷材料制备 技术和纳米陶瓷复合材料技术的发展，新一代陶瓷材料的各种力学性能、热学性能、透光透波性能大幅提高，应用领域更加广阔，令人瞩目。 No.2国际上发达国家先进陶瓷的研发重点及趋势 国际上发达国家高度重视先进陶瓷材料研发和产业化，例如从2000年开始，美国国家能源部与美国陶瓷协会联合资助并实施了为期20年的美国先进陶瓷发展计划，这个计划将基础研究、技术开发和产品应用几个环节有机地结合起来，共同推进先进陶瓷材料的制备技术发展；其中包括用于国防方面的激光透明陶瓷材料和导弹引导用透波陶瓷材料的制备技术。 此外，由于宇航技术发展的需要，美国国家航空和字航局（NASA）在超高温结构陶瓷极其复合材料的开发和制备技术方面正在实施大规模的研究与发展计划，将高温陶瓷基复合材料制备技术作为研究重点，其目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650℃或者更高。 欧盟第六次框架计划支持广泛的多领域课题研究，其中一些专门针对高性能陶瓷及其复合材料的先进制备技术，特别是法国、英国、德国以航空航天应用背景加强陶瓷基复合材料和超高温陶瓷材料的制备技术研究，例如德国已开发出可以连续烧结大型致密高温陶瓷部件的脉冲电流结装备。在先进陶瓷制备技术具有优势的日本更是加大力度发展新技术新工艺，包括国立研究机构、大学及一些世界500强企业（如日本京瓷公司）；研究内容之一是下一代耐热结构陶瓷材料制备技术，要求在1500℃高温下也能承受1400MPa压力的特点，应用于飞机和汽车耐热部件。
陶瓷结构、组成及性能的关系
陶瓷结构、组成及性能的关系 高永升 材科062 2000604068 摘要：本文引用了哲学上的某些概念，综合论述了尺度的含义和陶瓷结构、组成、性能的 含义及三者的关系，并指出了三者关系的研究对于陶瓷材料研究方法论上的意义，提出了不同层次的结构和组成对陶瓷性能的决定和影响程度是不一样的观点。 关键词：陶瓷；尺度；结构；组成；性能 前言： 曾经有人预言：二十一世纪将是陶瓷材料时代。虽然说法有些夸张，但多少反映了在新世纪陶瓷的重要地位与作用。尽管陶瓷的种类、工艺、应用等层出不穷，归其一点，可以发现，我们研究陶瓷都是围绕陶瓷的结构、组成、性能及三者之间的关系而展开的。深入探究及理解三者之间的关系是陶瓷研究得以进行的重要课题。本文引用了哲学上的某些概念，对三者的关系进行了一些分析，做了综述。 正文： 一、尺度一物质系统的存在范围 要弄清楚陶瓷结构、组成、性能及三者关系，首先就要搞清什么是尺度。尺度(又称尺寸)简单的可认为是大小，或者说研究对象——物质系统有多大。陶瓷材料的研究对象既包括肉眼看不见的原子、离子、分子等等，又包括宏观物体，相应的尺度大小也从几埃变化到毫米、米。我们的研究对象总是处于某一尺度范围之间，对结构和组成的研究也处于同一范围，在某种程度上认为，性能也是这个范围的表现。目前，我们的研究尺寸已从过去的毫米、微米，进入到了纳米，到了将来，原子级别的尺寸(从几埃到几十埃)就会成为我们的主要研究范围。 二、结构一物质系统的空间存在形式 结构，从字面意义上可理解为结合、构成。从中我们可以引出两个问题：其一，什么东西结合?其二，怎样构成?由于我们研究对象的尺寸范围不同，相应的结构也不同。按尺寸范围，可以将陶瓷结构分为原子尺寸结构、微观结构、介观结构、宏观结构4个层次。原子尺寸结构的物质系统是结构的最基本单元，包括原子、离子、分子这些最小的物质单元，还包括少数相同或不同的原子(离子、分子)所组成的化合物。在纳米尺寸范围(一般指1～100nm)，我们的研究对象就成为原子、分子或原子团、分子团的排列组合，构成的具有纳米尺度的物质系统或结构。对于宏观系统，无论其外观形态如何，都是由数以千万计的原子、分子构成。不管采取哪种成形方法如压制法、注浆法、Sol-gel法、热分解法等等，都是为了获得某种宏观结构。重点谈一下陶瓷的微观结构。我们研究的微观结构的大概范围是几微米到几十微米，通过电子显微镜、STM、AFM，可以“看到”陶瓷主要是由形态和分布各异、大小和数量不同的晶体、玻璃体、气孔构成。其中常见晶型有体心立方(BBC)、面心立方(FCC)、密排六方(HCP)，共有7大晶系，14种布拉菲格子。界面(一种面缺陷)也是陶瓷微观结构的重要构成，包括表面、相界和晶界。在这个结构层次上还包括晶体的点缺陷(杂质原子、空位、