特种陶瓷
特种陶瓷
相关应用
热敏陶瓷，电阻率明显随温度变化的一类功能陶瓷。 在工作温度范围内，零功率电阻随温度变化而变化的陶 瓷材料。主要用于制作热敏电阻器、温度传感器、加热 器以及限流元件等。
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特种陶瓷
传 统 陶 瓷
特种陶瓷与传统陶瓷的区别
二、结构陶瓷简介
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结构陶瓷，是指能作为工程结构材料使用 的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整个陶 瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、高强 度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性能为 主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机械、 光学等领域有重要的应用。在这些应用领域用 非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大致分 为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷基复 合材料。
一、特种陶瓷简介 二、结构陶瓷简介 三、功能陶瓷简介
一、特种陶瓷简介
陶瓷已经是人类生活和现代化建设中不可缺少的 材料之一。 具有高强、耐温、耐腐蚀特性或具有各种敏感特 性的陶瓷材料，由于其制作工艺、化学组成、显微结 构及特性不同于传统陶瓷，而又被称为特种陶瓷。 特种陶瓷又叫先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、 高技术陶瓷、精细陶瓷等。 习惯上将特种陶瓷分为两大类，即结构陶瓷和功能 陶瓷。
相关应用
氮化硅陶瓷，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。
相关应用
压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶 瓷材料，属于无机非金属材料。压电陶瓷利用其材料在机械 应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化导 致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作 ，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水 声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴 频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件 引燃引爆装置和压电陀螺等。
特种陶瓷的相关介绍
特种陶瓷的相关介绍特种陶瓷是指在传统陶瓷基础上，通过改变原始的成分配比、成形工艺、烧成工艺等，制成性能优异、用途广泛、具有特殊需求的陶瓷材料。
下面将对特种陶瓷的种类、应用领域和制造工艺等进行介绍。
特种陶瓷的种类1.电子陶瓷：以氧化铝、氧化铝质玻璃、石英等为原料，制成用于半导体器件包装、介质等的电子陶瓷。
2.结构陶瓷：以氧化锆、氧化铝、碳化硅等为原料，经过加压模压、注射成型后，高温烧制而成的具有高强度、抗磨损性、耐腐蚀性等性能的结构陶瓷。
3.生物陶瓷：以氧化锆、氧化铝、磷酸三钙等为原料，经过特殊制造工艺后，制成用于人工关节、牙科医疗和植入式医疗等领域的生物陶瓷。
4.热媒体陶瓷：以氧化铝、氧化锆等为原料，经过特殊工艺处理，制成用于高温传热的热媒体陶瓷。
5.摩擦材料陶瓷：以氧化铝、氮化硅、氧化锆等为原料，经过特殊烧制工艺，制成用于汽车、飞机、铁路等领域摩擦材料的陶瓷。
特种陶瓷的应用领域1.电子领域：用于电容器、介质、射频器件、振荡器、陶瓷滤波器、压电陶瓷、声波陶瓷等领域。
2.医疗领域：用于人工关节、人牙种植体、口腔修复等领域的生物陶瓷。
3.环保领域：用于重金属和有害气体的吸附、污水处理、空气净化等领域的陶瓷。
4.新能源领域：用于氢能源技术、太阳能电池等领域的氧化锆陶瓷。
5.机械领域：用于轴承、密封、磨损件等机械领域的结构陶瓷。
特种陶瓷的制造工艺特种陶瓷的制造过程包括原料选取、配料、成型、烧结等多个工艺环节。
原料选取是关键环节，不同种类的特种陶瓷要选取不同的原料。
例如，生物陶瓷需要选用生物相容性好、生物安全性高的原料，并采用特殊的工艺进行处理，保证最终陶瓷的生物可接受性。
配料是根据要求的化学组成比配制粉末混合物的重要环节，粉末混合方法有湿法和干法两种。
成型是将混合后的陶瓷粉末通过模具成型的环节，通常包括压制、注射成型、挤出成型和印制等多种成型方式。
烧结是将成型后的陶瓷样品放入特殊的烧结设备中加热处理的环节，经过高温烧结，使得陶瓷颗粒结合更紧密、密度更高，从而得到更高的强度和硬度。
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷工艺简介
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陶瓷课件
（2）溶胶-凝胶法 该法是80年代迅速发展起来的新型液相制 备法。此法是将醇盐溶解于有机熔剂中，通过 加入蒸馏水使醇盐水解、聚合．形成溶胶。溶 胶形成后随着水的加入转变为凝胶。凝胶在真 空状态下低温干燥得到疏松的干凝胶。
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再将干凝胶作高温煅烧处理，即可得到氧化 物。此法广泛用于莫来石、堇青石、氧化铝、 氧化锆等氧化物粉末的制备。由于胶体混合 时可使反应物质进行最直接的接触，以达到 最彻底的均匀化，所制得的原料相当均匀， 具有非常窄的颗粒分布，团聚性小。
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采用这种方法能制得颗粒直径在5~100nm范围 的微粉，这种方法适用于制备单一氧化物、复 合物氧化物、碳化物或金属的微粉。使金属在 惰性气体中蒸发-凝聚，通过调节气压，就能 控制生成金属颗粒的大小。
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（2）气相化学反应法 该法以金属、金属化合物等为原料，通过 热源、电子束、激光气化或诱导〃在气相中进 行化学反应，并控制产物的凝聚、生长，从而 合成超微粉末。这种方法生成物的纯度商，颗 粒分散性好，除适用于制备氧化物外，还适用 于制备液相法难于直接合成的氮化物、碳化。 物、硼化物等非氧化物。
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1.液相法 由液相法制备氧化物粉末的基本过程为：
盐溶液
添加沉淀剂 溶剂蒸发
盐或氢氧化物
热分解
粉末
所制得的氧化物粉末的特性取决于沉淀 和热分解两个过程。液相法的特点是：易 控制组成，能合成复合氧化物粉；添加微 量成分很方便，可获得良好的混合均匀性 等。但必须严格控制操作条件，才能使生 成的粉末保持所具有的在离子水平上的化 学均匀性。
特种陶瓷政策
特种陶瓷政策
特种陶瓷是指具有特殊功能和特殊用途的陶瓷材料，常用于高科技领域。
特种陶瓷政策是指政府制定，以支持和促进特种陶瓷产业发展的一系列政策措施。
特种陶瓷政策的目的是提高特种陶瓷在国内市场的竞争力，促进行业的技术创新和产业升级，并推动特种陶瓷产品的国际化发展。
主要政策内容包括：
1. 研发资金支持：通过设立专项资金、科研项目立项等方式，提供资金支持特种陶瓷技术研发和创新。
2. 税收优惠政策：对特种陶瓷企业给予减免或减征相关税费，降低企业负担。
3. 产业扶持政策：建立特种陶瓷产业园区，提供土地、用电等基础设施支持；支持企业之间合作，鼓励产业链条优化。
4. 科技创新支持：加强特种陶瓷相关技术研究和创新能力培养，支持企业与科研院所合作，促进技术成果转化。
5. 国际合作政策：鼓励特种陶瓷企业走出国门，开展国际合作，推动特种陶瓷产品在国际市场上的竞争力。
特种陶瓷政策的实施可以提高特种陶瓷企业的创新能力和竞争力，推动特种陶瓷产业的快速发展，助力国家高端制造业的提升，促进经济的可持续发展。
《特种陶瓷》课程教学大纲
《特种陶瓷》课程教学大纲一、课程基本情况课程名称（中/英文）：特种陶瓷/Special Ceramics课程类别：专业方向特色课程学分：1总学时：16理论学时：16实验/实践学时：0适用专业：无机非金属材料适用对象：本科先修课程：材料科学基础；材料工程技术；无机材料物理性能；陶瓷工艺学等。
教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《特种陶瓷》是无机非金属材料工程专业的一门专业方向特色课程，主要研究特种陶瓷粉体物理特性及常用制备、成型方法、烧结方法及目前代表性特种陶瓷实例。
在本课程教学环节，加入中国改革开放以来特种陶瓷领域取得的典型发展成果介绍，以及在我国特种陶瓷科学与技术发展中的突出贡献人物与代表性企事业单位介绍，激发学生投身祖国科学技术发展大业的激情与使命感。
2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生了解特种陶瓷的原料及生产技术，掌握氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等代表性特种陶瓷的特性、制备及应用，具备识别、分析、解决特种陶瓷产品制备与生产过程中工程问题的专业技术能力，同时帮助学生开阔视野、拓宽思路。
三、课程教学目标本课程教学目标对应与毕业生的毕业要求7、10，具体指内容如下：教学目标1.通过本课程的学习，使学生了解和掌握特种陶瓷的种类、性能特点以及典型特种陶瓷粉体制备、成型方法、烧结方法的基本理论和基础知识，了解和掌握有关特种陶瓷制备相关技术工艺原理及设备原理等知识；支撑毕业要求指标点7.3。
教学目标2.通过本课程的学习，使学生初步掌握常用的氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等代表性特种陶瓷的特性、制备及应用；并初步具备根据应用工况选择合适的特种陶瓷种类的能力；支撑毕业要求指标点7.3、10.2。
教学目标3.通过本课程的学习，使学生初步掌握常用的氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等代表性特种陶瓷的主要生产工艺及工艺参数对各向性能指标的影响；使学生具备根据产品性能指标选择恰当的粉末原料及制定相关制备工艺的能力；支撑毕业要求指标点10.2。
化学功能材料 第六章 特种陶瓷
电工瓷——电器绝缘用瓷，也叫高压陶瓷
化学化工瓷——化工、制药、食品等工业 及实验室中的管道设备、耐蚀容器及实验器皿
2．特种陶瓷—— 讨论内容
是以纯度较高的人工合成化合物为主要原 料的人工合成化合物。
选用高度精选的原料，具有能够精确控制化 学组成，按照便于控制的制造技术加工，具有 优异性能的陶瓷。
超导陶瓷
一、超导的概念
什么叫超导（superconduct） ？
超级导电，电阻几乎为零。
1911年荷兰物理学家Onnes（ 翁尼斯）首次观察到超导现象： 汞冷却到热力学4K（-269℃，液 态氦（He）冷却）时汞的电阻为 零。
二、超导体的特性
1、完全导电性 当温度下降至某一数值或以下时，超导体的电阻突然
将具有可塑性的泥 料，通过挤机嘴成形。
6．轧膜成型
将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于轧辊上混炼 ，使之混合均匀，吹风使溶剂挥发，形成一层 厚膜；调整轧辊间距，反复轧制，可制得薄片 瓷坯。
四、陶瓷烧结
使陶瓷达到所要求的物理性能和力学性能 宏观：体积收缩，密度增大，气孔减少 微观：颗粒中心靠近，气孔排出，（相变）、晶粒长大
三、陶瓷的成型工艺
陶瓷制备方法的特点：
1)金属的一般制备方法： 铸锭——压力加工——型材——机械加工——成品
2）陶瓷的一般制备方法： 粉末——成型——烧结——（加工）——成品 材料产品一次完成
目的：用模具或工具制成一定形状或尺寸的坯体，并 要求有一定的密度和强度。
1．模压成型（水6-8%） 半干压成型 模压成型是将混合料加入到模具中，在压力
每个氧原子最多只 有被两个[SiO4]所共有；
Si-O-Si的键角为1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5℃;
景德镇特种陶瓷生产流程
景德镇特种陶瓷生产流程景德镇是中国传统的陶瓷制作中心，而在陶瓷领域，特种陶瓷则更是充满特殊意义。
下面我们就来了解一下景德镇特种陶瓷的生产流程。
一、原料配比特种陶瓷的原料需要精细，配比也非常重要。
一般情况下，特种陶瓷的配比包括氧化铝、硅酸盐、氧化锆等。
具体的配比需要根据生产的不同用途进行精细调整。
二、成型特种陶瓷的成型有多种方法，包括压制、注塑、挤出等。
其中，注塑和挤出的方法更加先进，可以制作更复杂的形状和结构。
三、烘干成型后的特种陶瓷需要先烘干，除去水分。
一般情况下，烘干温度要控制在100-200℃之间，时间也需要根据不同产品的尺寸和要求进行精细调整。
四、烧结烘干后的特种陶瓷需要进行烧结，这是整个生产过程中最关键的一步。
烧结温度要高达1500-1800℃，时间也需要持续数小时。
在这个过程中，原料的化学成分会发生变化，形成坚硬的结构。
五、抛光和涂层特种陶瓷产品的表面一般需要进行抛光和涂层。
抛光可以使特种陶瓷表面更加光滑，涂层可以提高其抗腐蚀和耐磨性能。
六、检测特种陶瓷产品在生产过程中需要进行多次检测，包括成型前的原料检测、成型后的尺寸和外观检测、烧结后的性能检测等。
只有通过严格的检测，才能保证特种陶瓷的质量和性能。
七、包装和出货特种陶瓷产品生产完成后，需要进行包装和出货。
在包装时，要根据产品的特点和尺寸进行精细调整，以避免产品在运输过程中遭受损坏。
以上就是景德镇特种陶瓷的生产流程，需要注意的是，特种陶瓷对原料的精细和烧结的质量要求非常高，因此生产过程中需要非常小心谨慎。
只有通过严格的检测和生产流程，才能保证特种陶瓷的质量和性能。
特种陶瓷生产工艺流程
特种陶瓷生产工艺流程嘿，朋友们！今天咱来聊聊特种陶瓷生产工艺流程，这可真是个有意思的事儿呢！特种陶瓷啊，就像是一位神秘又厉害的大侠。
你想想，普通的陶瓷咱都见过，碗啊、盘子啥的，可特种陶瓷那可就不一般啦！它有着各种各样神奇的本领，能在好多重要的地方大显身手呢！那特种陶瓷是怎么诞生的呢？这就像是一场奇妙的旅程。
首先呢，得有合适的原材料，这就好比是大侠的武功秘籍，得选对了才行。
然后把这些原材料进行精细的处理，就像给大侠练功打基础，马虎不得。
接下来，就是把处理好的材料混合均匀啦，这一步可重要了，得让它们完美融合，就像调一杯特别好喝的果汁一样，得搅拌得恰到好处。
然后呢，把混合好的材料塑造成我们想要的形状，这就像是给大侠塑造一个帅气的造型。
这可不是随便捏捏就行的，得有技巧，有耐心。
塑形好了还不算完，还得经过高温的烧制。
这就好比是让大侠去经受一番艰苦的磨练，只有经过这一遭，才能变得真正强大。
在烧制的过程中，温度的控制那是相当关键啊，高一点低一点都可能影响最终的成品。
烧制完成后，特种陶瓷就差不多要出炉啦！但别急，还有一些后续的处理呢，就像大侠出山前还得整理整理自己的行装。
你说这特种陶瓷的生产工艺流程是不是很神奇？就像变魔术一样，把一堆普通的材料变成了厉害的特种陶瓷。
这其中的每一步都需要精心呵护，稍有不慎可能就前功尽弃啦！咱再想想，生活中好多地方都有特种陶瓷的身影呢！比如在一些高科技的设备里，在一些极端环境下工作的地方，特种陶瓷都能发挥大作用。
这可都是生产工艺流程中每一个环节的功劳啊！所以说啊，别小看了这特种陶瓷生产工艺流程，它可真是个了不起的东西。
没有它，哪来这么厉害的特种陶瓷呢？咱得好好感谢那些在生产线上辛勤工作的人们，是他们让这一切成为可能。
这就是特种陶瓷生产工艺流程，是不是很有趣？是不是很神奇？朋友们，你们觉得呢？。
特种陶瓷分会 业务范围
特种陶瓷分会业务范围
特种陶瓷分会的业务范围包括以下方面：
1. 特种陶瓷材料研发与应用：研究特种陶瓷材料的制备工艺、性能测试和应用技术，开发新型特种陶瓷材料及其应用领域。
2. 特种陶瓷制品的生产技术与管理：研究特种陶瓷制品的生产工艺，推广先进的特种陶瓷制品生产技术和管理方法，并提供相关技术培训和咨询。
3. 特种陶瓷材料的应用领域：推广特种陶瓷材料在电子、石油化工、冶金、航空航天等领域的应用，提供相关的技术支持和解决方案。
4. 特种陶瓷行业发展与标准制定：研究特种陶瓷行业的发展趋势，参与制定特种陶瓷行业标准，推动特种陶瓷行业的规范化发展。
5. 国内外学术交流与合作：组织国内外学术会议、研讨会，促进特种陶瓷领域的学术交流与合作，推动特种陶瓷科技的创新与发展。
总之，特种陶瓷分会的业务范围主要涉及特种陶瓷材料的研发、应用和推广，以及特种陶瓷行业的发展与标准制定等方面。
特种陶瓷的特点和用途
特种陶瓷的特点和用途
特种陶瓷是一种在高温高压环境下制造出的陶瓷材料，具有独特的性质和用途。
由于其良好的耐热、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、导热性好等特点，特种陶瓷已经被广泛应用于许多领域，包括电子、机械、航空航天、医疗、化工、环保等。
特种陶瓷具有良好的耐热性。
在高温环境下，许多材料会出现熔化、变形或者老化现象，而特种陶瓷则能够保持其稳定的物理和化学性质。
因此，特种陶瓷被广泛应用于高温炉窑、热电站、航空发动机等领域。
特种陶瓷具有优异的耐腐蚀性。
在酸碱等腐蚀性物质的环境下，普通材料容易受到侵蚀和腐蚀，而特种陶瓷则能够保持其完整和稳定性。
因此，特种陶瓷被广泛应用于化工、环保等领域。
特种陶瓷具有良好的耐磨损性。
在高速运转的机械设备中，普通材料容易出现磨损和疲劳现象，而特种陶瓷则能够保持其完整和耐用性。
因此，特种陶瓷被广泛应用于汽车、船舶、机械等领域。
特种陶瓷还具有良好的绝缘性和导热性能。
在电子、医疗等领域中，特种陶瓷被广泛应用于电子元件、热敏电阻、医疗器械等方面。
特种陶瓷具有独特的性质和用途，已经成为现代工业中不可或缺的材料之一。
随着技术的不断发展和应用领域的不断扩大，特种陶瓷
的应用前景将会越来越广阔。
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特种陶瓷复习资料
第一章
特种陶瓷的定义：采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料——特种陶瓷。
这类陶瓷又称为先进陶瓷或精细陶瓷。
分类：
按化学成分：氧化物和非氧化物陶瓷
按功能分：结构陶瓷和功能陶瓷
结构陶瓷：利用力学和热学性能应用于制造发动机，切削工具和轴承等领域
功能陶瓷：利用电光磁声化学等功能性，应用于检测，控制，以及生物医学领域等。
按性能：工程陶瓷，热功能，电功能，磁学功能，光学功能，化学功能，放射性功能，声学功能，生物医学功能。
第三章
弹性模量的定义：
在工程意义上，弹性模量是表征材料对弹性变形的抵抗能力。
在应力应变关系意义上，弹性模量代表着单位应力作用下原子间距的变化率。
陶瓷材料弹性模量的特点
比金属大得多；
压缩时比拉伸时大（金属相等）
1 抗弯强度
定义：材料抵抗抗弯曲不断裂的能力。
测试方法：
三点弯曲 ：
四点弯曲
断裂韧性K 1C 的定义和测定方法
断裂韧性:
表征材料抵抗其内部裂纹扩展能力的性能指标
K 1C —裂纹尖端的临界应力强度因子. 3 断裂韧性K 1C 的测定方法
硬度的概念：硬度是材料抵抗外来异物压入时产生永久变形的能力 ()
232/3t PL b ωσ=()2
32/3t PL b ωσ=()232/3t PL b ωσ=()232/3
t PL b ωσ=
影响因素
表面原子或离子填充密度；
弹性模量、强度、裂纹的方向、塑性变形程度等。
疲劳断裂
在交变负荷产生的交变应力作用下，材料内部显微组织发生变化，最后导致的断裂。
称为疲劳断裂
这样的变化过程称为材料的疲劳（或交变应力损伤）
热学性质包括：热容量，热导率，热膨胀、耐热冲击性能等性质；
3.4 陶瓷的增强和增韧
1.细晶强化增韧
2.晶界增强增韧
3.相变增强增韧
4.复合增强增韧
1.
2.晶界增强增韧原理
通过改变晶相组成和烧结后的热处理，使晶界玻璃相结晶成高强度的晶界相来提高强度
改变晶相组成
• 3.相变增韧原理
•利用晶态不同变体发生晶型转变时产生的体积变化使材料内部形成应力场，当材料断裂时，应力的释放阻止裂纹的扩张，只有增加外力做功，才能使裂纹继续扩展，于是材料的强度和韧性都得到了提高。
•同时在材料未受力断裂时，内部的应力场也会产生分布均匀的微裂纹。
当材料受力时主裂纹扩展过程中碰到原有的微裂纹会分叉和改变方向而吸收一部分能量，从而减缓和阻止裂纹扩展而达到增韧的目的。
4.定义
在陶瓷中弥散掺入第二相细颗粒或无机纤维（晶须）制成陶瓷复合材料可使陶瓷的强度和韧性提高
分类：弥散增强增韧，纤维（晶须）增强增韧
典型的结构陶瓷分类
第四章
陶瓷导电体的机制：
固体的电导是由载流子（电子、空穴或离子）的远程迁移产生的。
电导率：指所有参与导电粒子贡献的总和
σ是电导率；
n是载流子的数目或浓度；
e为以电子电荷为单位的载流子电荷；
μ为载流子的迁移率
压敏电阻的定义：电阻随电压突然变化而变化的敏感元件称为压敏电阻.
压敏电阻的作用：压敏电阻串联在电路中可防止瞬间高压脉冲，使元件如晶体管、集成块和其他元件被击穿。
压敏电阻还用作避雷器和开关元件的过电压保护。
热敏电阻
一般电阻的电阻值随温度的变化很小，而且希望阻温系数越小越好。
热敏电阻顾名思义，希望电阻温度系尽量大。
热敏电阻的分类
正温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻
V型正温度系数
热敏电阻
固体电解质
定义：固体电解质或快离子导体就是固体中的离子电导率可以接近液体电解质电导率的那一类材料。
高电导的来源：原子缺陷的产生和迁移，即空位和填隙离子的形成和迁移。
第八章
8.1.1 压电效应
正压电效应
机械力作用于晶体，使晶体两表面电极出现等量的正、负电荷现象。
电荷多少与力的大小成正比，当机械力撤去后，电荷会消失。
逆压电效应
一块压电晶体置于一个外电场中发生形变的现象。
形变大小与电场成正比，撤除电场，则晶体又恢复原状。
弹性系数
是反映弹性体的形变与作用力之间关系的参数,即应力应变关系。
弹性柔顺系数s ij，弹性刚度系数c ij和泊松比σ等。
用的最多的是弹性柔顺系数S ij [m2/KN]
压电常数
压电材料所特有的一种参数，代表在单位应力的作用下，压电材料能够产生的电位移；单位电场作用下压电材料能够产生的应变。
D=dT
S=dE
D：电位移（电荷面密度）S：应变
d :压电常数(单位：C/N)
T:应力E：电场
8.1.4 机电耦合系数K
K是综合反映压电陶瓷材料性能的参数，表示材料的机械能与电能的耦合效应。
生产中用的最多。
K是压电常数、弹性常数和介电常数的函数，K因形状和振动模式不同而异。
如有径向或轴向或长度不同方向的振动。
8.1.5 机械品质因数Q m
Q m为重要参数之一，它表示在能量转换时压电材料的内耗程度。
Q m越高，能耗越少，说明材料的“品质”高。
●机械损耗的原因是材料存在内摩擦，当压电元件振动时要克服摩擦而消耗能量。
压电陶瓷分类
钙钛矿结构压电陶瓷
◆BaTiO3、PbTiO3、PZT、PZT基二元、三元、多元陶瓷
钨青铜型压电陶瓷
含铋层状结构压电陶瓷
PZT陶瓷
—性质优越、应用广泛
PbTiO3与PbZrO3都是钙钛矿型结构，可形成连续固溶体。
PZT二元系的组成和性能之间的关系
组成靠近相界时，介电常数ε、平面机电耦合系数Kp都增大，并在相界线附近(Zr:Ti=53:47)出现极大值。
但机械品质因素Qm则出现极小值。
PZT之问题
●烧成温度高；
●PbO挥发严重，不易得到均质的陶瓷；
性能不稳定：只要施加若干次很高的机械压力，产生的电压就会逐渐降低。
同样，加电负荷时，压电性能也会逐渐下降。
如反复施加10次1T/cm2的压力，其机电耦合系统K 会下降40％～50％
三元相系材料可解决之。
原因：形成了低共熔组分。
8.2.3 压电陶瓷的制备
1.原料处理
2.预烧
3.成型
4.烧结
5.施电极
6.极化
升温速度和保温时间选择原则：
①样品和坩埚不因升温太快而开裂；
②制品受到的温度均匀，烧成一致；
③高温停留时间尽量短，以减少PbO 的挥发。
一般小样品升温速度为5 ℃/min，大样品应更慢些。
高温保温时间一般在30 min～1 h。
烧结产物的密度通常高于理论密度的95％，晶粒大小在5～30 μm。
大多数压电陶瓷的极化条件为：
极化温度100～150 ℃，
极化电场2.5～4.5 KV/mm，
极化时间10～20 min
具体参数确定根据不同材料组成及制品尺寸而定
第九章
生物体用材料必须具备的条件
生物学条件，力学条件，其他条件
惰性生物医学陶瓷定义
指不能与骨组织或其他生物体组织结合的，但有良好化学稳定性的生物陶瓷材料生物活性陶瓷的分类
羟基磷灰石
磷灰石可以用化学式M10(XO4)6Z2表示，其在M2+、XO3-4和Z－位置上不同的离子替换可形成一系列固溶体。
医用的磷灰石陶瓷最常见的是羟基磷灰石（HAP-hydroxyapatite
羟基磷灰石（Ca10(PO4) 6(OH) 2）陶瓷的用途：
它具有良好的生物活性，能与人骨紧密结合。
主要用于不承载的小型种植体（如耳骨），用金属支撑加强的牙科种植体、牙槽脊增高、牙周袋填补、颔面骨缺损修复.。