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《结构陶瓷ch》PPT课件
Ch.3 非氧化物陶瓷 Non-oxidation Ceramics
3.1 概述
• 非氧化陶瓷包括金属的碳化物陶瓷、氮化物、硅 化物和硼化物等陶瓷的总称。它们和氧化物陶瓷 的区别在于：
①非氧化物陶瓷一般为共价键结构，因此难熔、难 烧结；
②非氧化物陶瓷在自然界存在很少，需要人工合；
③非氧化物陶瓷的发展历史相对较短；
• 坯体在隔绝空气条件下用电炉在2400℃以上高温 下进行烧结，经“蒸发和凝聚”使SiC颗粒再结晶 而形成的一种高温结构陶瓷材料。
• 烧前和最终密度保持不变, 在晶体之间形成固态 SiC 结合（α- SiC结合类 ） 。
• 特点：纯度高、无中间结合相，良好的导电导热 和高温性能（≥1900℃ ）。缺点：气孔率高（20 ℃ ）、强度低。
14
液相烧结
• 加入一定数量的烧结助剂，在较低的温度下实现 SiC的致密化；
• 采用Y2O3、Al2O3为烧结助剂，选熔点较低的YAG （Y3Al5O12）为基本的配方组元，1850℃就可烧 成高性能SiC陶瓷。
2021/3/19
非氧化物陶瓷
15
再结晶SiC
• 将高纯度（≥99.5%）碳化硅粗粉和高活性碳化硅 微粉混合，注浆成型制成坯体密度很高的SiC 成 型件,
• 这种方法需要加入过量碳以确保SiO2的完全反应， 但反应在≥1550℃时生成SiC。残留的C在氮化后 600 ℃煅烧可排除。
2021/3/19
非氧化物陶瓷
40
起始原料SiO2和C →混合 →氮化烧成→脱碳处理→ Si3N4粉末
• 本工艺方法的特点：
– 高纯、超细原料SiO2和C 来源丰富，易于廉价获得； – 反应产物是疏松的粉末，无须像硅粉氮化那样经过粉碎处理，从而避免
3.1 概述
• 非氧化陶瓷包括金属的碳化物陶瓷、氮化物、硅 化物和硼化物等陶瓷的总称。它们和氧化物陶瓷 的区别在于：
①非氧化物陶瓷一般为共价键结构，因此难熔、难 烧结；
②非氧化物陶瓷在自然界存在很少，需要人工合；
③非氧化物陶瓷的发展历史相对较短；
• 坯体在隔绝空气条件下用电炉在2400℃以上高温 下进行烧结，经“蒸发和凝聚”使SiC颗粒再结晶 而形成的一种高温结构陶瓷材料。
• 烧前和最终密度保持不变, 在晶体之间形成固态 SiC 结合（α- SiC结合类 ） 。
• 特点：纯度高、无中间结合相，良好的导电导热 和高温性能（≥1900℃ ）。缺点：气孔率高（20 ℃ ）、强度低。
14
液相烧结
• 加入一定数量的烧结助剂，在较低的温度下实现 SiC的致密化；
• 采用Y2O3、Al2O3为烧结助剂，选熔点较低的YAG （Y3Al5O12）为基本的配方组元，1850℃就可烧 成高性能SiC陶瓷。
2021/3/19
非氧化物陶瓷
15
再结晶SiC
• 将高纯度（≥99.5%）碳化硅粗粉和高活性碳化硅 微粉混合，注浆成型制成坯体密度很高的SiC 成 型件,
• 这种方法需要加入过量碳以确保SiO2的完全反应， 但反应在≥1550℃时生成SiC。残留的C在氮化后 600 ℃煅烧可排除。
2021/3/19
非氧化物陶瓷
40
起始原料SiO2和C →混合 →氮化烧成→脱碳处理→ Si3N4粉末
• 本工艺方法的特点：
– 高纯、超细原料SiO2和C 来源丰富，易于廉价获得； – 反应产物是疏松的粉末，无须像硅粉氮化那样经过粉碎处理，从而避免
结构陶瓷ch之透明氧化铝陶瓷PPT课件
第42页/共59页
透明陶瓷的种类
透明陶瓷
氧化物
氧化铝 氧化钇 钇铝石榴石：
（Y3Al5O12） 氧氮化铝
非氧化物
AlN ZnS ZnSe MgF2
PLZT电光陶 瓷
CaF2
MgO，CaO
43
第43页/共59页
YA G
• 钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet）
价带
半导体吸收光产生 自由电子示意图
4
第4页/共59页
能级 • 能级理论是一种解释原子核外电子运动轨道的
一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的 轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能 量，这些能量值即为能级。
布：
6
第6页/共59页
能 带？ • 量子力学计算表明，固体中若有N个原子，由于
9
第9页/共59页
有关能带被占据情况的几个名词：
价带（ 满带：排满电子，简写EV ） 价带（非满带：能带中一部分能级排满电子， 亦称导带，
一般出现在金属中。）
空带（未排电子） 亦称导带，简写EC 禁带（不能排电子）
E 空带
导带
Eg 禁带
导带
Eg 禁带
价带 (非满带)
•• •
价带 (满带)
•••••
27
第27页/共59页
4.陶瓷材料的透光性的主要影响因素
• 气孔率 • 晶界结构 • 原料与添加剂 • 烧成气氛 • 表面加工光洁度
28
第28页/共59页
①气孔率
• 对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率。 充分致密、无气孔的陶瓷是具有良的好透光性 的必要条件。
• 普通的陶瓷即使具有较高的致密度，往往也不 是透明的，这是因为其中有很多封闭的气孔。
透明陶瓷的种类
透明陶瓷
氧化物
氧化铝 氧化钇 钇铝石榴石：
（Y3Al5O12） 氧氮化铝
非氧化物
AlN ZnS ZnSe MgF2
PLZT电光陶 瓷
CaF2
MgO，CaO
43
第43页/共59页
YA G
• 钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet）
价带
半导体吸收光产生 自由电子示意图
4
第4页/共59页
能级 • 能级理论是一种解释原子核外电子运动轨道的
一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的 轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能 量，这些能量值即为能级。
布：
6
第6页/共59页
能 带？ • 量子力学计算表明，固体中若有N个原子，由于
9
第9页/共59页
有关能带被占据情况的几个名词：
价带（ 满带：排满电子，简写EV ） 价带（非满带：能带中一部分能级排满电子， 亦称导带，
一般出现在金属中。）
空带（未排电子） 亦称导带，简写EC 禁带（不能排电子）
E 空带
导带
Eg 禁带
导带
Eg 禁带
价带 (非满带)
•• •
价带 (满带)
•••••
27
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4.陶瓷材料的透光性的主要影响因素
• 气孔率 • 晶界结构 • 原料与添加剂 • 烧成气氛 • 表面加工光洁度
28
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①气孔率
• 对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率。 充分致密、无气孔的陶瓷是具有良的好透光性 的必要条件。
• 普通的陶瓷即使具有较高的致密度，往往也不 是透明的，这是因为其中有很多封闭的气孔。
四年级科学上册第10课陶瓷 PPT精品课件3青岛版五四制
na
龙山文化蛋壳黑陶杯
秦兵马俑队列
东汉绿釉陶人俑
唐三彩骆驼
舞蹈纹彩陶盆
青花瓷
颜 色 釉 瓷
粉 彩 瓷
玲 珑 瓷
别让陶瓷碎片刺伤了手
研究 使用 内容 材料 是否 易碎 是否 传热 是否 燃烧 是否 易导电 是否 耐腐蚀
注意 研究 发现 我的 事项 方法 现象 发现
陶瓷的特点: 1. 陶瓷易碎，碎片很锋利。 2、陶瓷不易传热。 3、陶瓷不燃烧、耐高温。 4、陶瓷不导电。 5、陶瓷耐腐蚀。
陶瓷的制作过程
选泥 和泥
拉坯
施釉
喷釉
装窑烧制
出窑
课后拓展
改进陶瓷的缺点，设 计一种新型的陶瓷。
名言摘抄
关于读书的名人名言50条 我一生的嗜好，除了革命之外，---就是读书。我一天不读书，就不能够生活。---孙中山 读书破万卷，下笔如有神。---杜甫 读万卷书，行万里路。 ---顾炎武 读书之法无他，惟是笃志虚心，反复详玩，为有功耳。 ---朱熹 读书无嗜好，就能尽其多。不先泛览群书，则会无所适从或失之偏好，广然后深，博然后专。 ---鲁迅 读书之法，在循序渐进，熟读而精思。 ---朱煮 读书务在循序渐进；一书已熟，方读一书，勿得卤莽躐等，虽多无益。 ---胡居仁[明] 读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。 ---吴晗 看书不能信仰而无思考，要大胆地提出问题，勤于摘录资料，分析资料，找出其中的相互关系，是做学问的一种方法。---顾颉刚 书犹药也，善读之可以医愚。 ---刘向 读书破万卷，胸中无适主，便如暴富儿，颇为用钱苦。 ---郑板桥 知古不知今，谓之落沉。知今不知古，谓之盲瞽。 ---王充 举一纲而万目张，解一卷而众篇明。 ---郑玄 知识，主要是靠主动"抓"出来的，不是靠"教"出来的。 ---钱三强 学而不厌，诲人不倦。 ---孔丘 欲速是读书第一大病，功夫中在绵密不间断，不在不速也。---陆珑[清] 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。 ---荀况 学而时习之，不亦悦乎！ ---孔丘 倘能生存，我当然仍要学习。 ---鲁迅 热爱书吧---这是知识的泉源！ ---高尔基 我读书越多，书籍就使我和世界越接近，生活对我也变得越加光明和有意义。 ---高尔基 书籍是在时代的波涛中航行的思想之船，它小心翼翼地把珍贵的货物运送给一代又一代。 ---弗・培根
龙山文化蛋壳黑陶杯
秦兵马俑队列
东汉绿釉陶人俑
唐三彩骆驼
舞蹈纹彩陶盆
青花瓷
颜 色 釉 瓷
粉 彩 瓷
玲 珑 瓷
别让陶瓷碎片刺伤了手
研究 使用 内容 材料 是否 易碎 是否 传热 是否 燃烧 是否 易导电 是否 耐腐蚀
注意 研究 发现 我的 事项 方法 现象 发现
陶瓷的特点: 1. 陶瓷易碎，碎片很锋利。 2、陶瓷不易传热。 3、陶瓷不燃烧、耐高温。 4、陶瓷不导电。 5、陶瓷耐腐蚀。
陶瓷的制作过程
选泥 和泥
拉坯
施釉
喷釉
装窑烧制
出窑
课后拓展
改进陶瓷的缺点，设 计一种新型的陶瓷。
名言摘抄
关于读书的名人名言50条 我一生的嗜好，除了革命之外，---就是读书。我一天不读书，就不能够生活。---孙中山 读书破万卷，下笔如有神。---杜甫 读万卷书，行万里路。 ---顾炎武 读书之法无他，惟是笃志虚心，反复详玩，为有功耳。 ---朱熹 读书无嗜好，就能尽其多。不先泛览群书，则会无所适从或失之偏好，广然后深，博然后专。 ---鲁迅 读书之法，在循序渐进，熟读而精思。 ---朱煮 读书务在循序渐进；一书已熟，方读一书，勿得卤莽躐等，虽多无益。 ---胡居仁[明] 读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。 ---吴晗 看书不能信仰而无思考，要大胆地提出问题，勤于摘录资料，分析资料，找出其中的相互关系，是做学问的一种方法。---顾颉刚 书犹药也，善读之可以医愚。 ---刘向 读书破万卷，胸中无适主，便如暴富儿，颇为用钱苦。 ---郑板桥 知古不知今，谓之落沉。知今不知古，谓之盲瞽。 ---王充 举一纲而万目张，解一卷而众篇明。 ---郑玄 知识，主要是靠主动"抓"出来的，不是靠"教"出来的。 ---钱三强 学而不厌，诲人不倦。 ---孔丘 欲速是读书第一大病，功夫中在绵密不间断，不在不速也。---陆珑[清] 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。 ---荀况 学而时习之，不亦悦乎！ ---孔丘 倘能生存，我当然仍要学习。 ---鲁迅 热爱书吧---这是知识的泉源！ ---高尔基 我读书越多，书籍就使我和世界越接近，生活对我也变得越加光明和有意义。 ---高尔基 书籍是在时代的波涛中航行的思想之船，它小心翼翼地把珍贵的货物运送给一代又一代。 ---弗・培根
《电子陶瓷ch》幻灯片
气敏元件 6. 湿敏半导体瓷 (种类很多,如MgCr2O4-TiO2系等)→湿敏元件
§6-1 概述
半导体陶瓷按照利用的物性分类可分为： 1. 利用晶粒本身性质：NTC热敏电阻； 2. 利用晶粒间界及粒界析出相性质：PTC热敏电阻器，半
导体电容器〔晶界阻挡层型〕，ZnO非线性电阻器； 3. 利用外表性质：半导体电容器〔外表阻挡层型〕，湿敏
• ρV或ρS对热、光、电压、气氛、湿度敏感，故 可作各种热敏、光敏、压敏、气敏、湿敏材料。
• 3.非半导体瓷——体效应〔晶粒本身〕
•
半导体瓷——晶界效应及外表效应
§6-1 概述
种类：
1. BaTiO3半导体瓷 a. PTC热敏电阻瓷 →PTC热敏电阻 b. 半导体电容器瓷 →晶界层电容器、外表层电容器
线性区
外加电 压 Vmax 时的残 余电流
跃变区
• Vk～Vmax：跃变区， ρ跃变↑，I ↓ • Vmax以上：击穿区， V ↑ ，I↑， ρ ↓ ，热击 穿
额定电压 最大工作电压
过电流保护 过载保护
§6-3 PTC热敏电阻
• 电流－时间特性〔I－T特性〕
刚接通时处于常温 低阻态，一定时间 后进入高阻态。 电流从大（起始电 流）到小有延迟
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
2. 强制还原法
在还原气氛中烧结或热处理，将生成氧空位而使部分 Ti4+→Ti3+，从而实现半导化。（102～106Ω•cm）
B 2 T 4 O 3 2 a i 真 还 惰 空 原 B 性 2 T 气 1 4 2 x T a 气 2 3 x i O 氛 3 2 x V i O • • 氛 2 x O x 2
传感器；
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
§6-1 概述
半导体陶瓷按照利用的物性分类可分为： 1. 利用晶粒本身性质：NTC热敏电阻； 2. 利用晶粒间界及粒界析出相性质：PTC热敏电阻器，半
导体电容器〔晶界阻挡层型〕，ZnO非线性电阻器； 3. 利用外表性质：半导体电容器〔外表阻挡层型〕，湿敏
• ρV或ρS对热、光、电压、气氛、湿度敏感，故 可作各种热敏、光敏、压敏、气敏、湿敏材料。
• 3.非半导体瓷——体效应〔晶粒本身〕
•
半导体瓷——晶界效应及外表效应
§6-1 概述
种类：
1. BaTiO3半导体瓷 a. PTC热敏电阻瓷 →PTC热敏电阻 b. 半导体电容器瓷 →晶界层电容器、外表层电容器
线性区
外加电 压 Vmax 时的残 余电流
跃变区
• Vk～Vmax：跃变区， ρ跃变↑，I ↓ • Vmax以上：击穿区， V ↑ ，I↑， ρ ↓ ，热击 穿
额定电压 最大工作电压
过电流保护 过载保护
§6-3 PTC热敏电阻
• 电流－时间特性〔I－T特性〕
刚接通时处于常温 低阻态，一定时间 后进入高阻态。 电流从大（起始电 流）到小有延迟
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
2. 强制还原法
在还原气氛中烧结或热处理，将生成氧空位而使部分 Ti4+→Ti3+，从而实现半导化。（102～106Ω•cm）
B 2 T 4 O 3 2 a i 真 还 惰 空 原 B 性 2 T 气 1 4 2 x T a 气 2 3 x i O 氛 3 2 x V i O • • 氛 2 x O x 2
传感器；
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
四年级科学上册第10课陶瓷 PPT精品课件3青岛版五四制
陶瓷的特点: 1. 陶瓷易碎，碎片很锋利。 2、陶瓷不易传热。 3、陶瓷不燃烧、耐高温。 4、陶瓷不导电。 5、陶瓷耐腐蚀。
陶瓷的制作过程
选泥 和泥
拉坯
施釉
喷釉
装窑瓷的缺点，设 计一种新型的陶瓷。
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
陶瓷 china
中国 China
龙山文化蛋壳黑陶杯
秦兵马俑队列
东汉绿釉陶人俑
唐三彩骆驼
舞蹈纹彩陶盆
青花瓷
颜 色 釉 瓷
粉 彩 瓷
玲 珑 瓷
别让陶瓷碎片刺伤了手
研究 使用 内容 材料 是否 易碎 是否 传热 是否 燃烧 是否 易导电 是否 耐腐蚀
注意 研究 发现 我的 事项 方法 现象 发现
励志学习的名言警句 1、在强者的眼中，没有最好，只有更好。 2、成功是努力的结晶，只有努力才会有成功。 3、只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 4、拥有梦想只是一种智力，实现梦想才是一种能力。 5、生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。 6、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。 7、没有天生的信心，只有不断培养的信心。 8、成功需要成本，时间也是一种成本，对时间的珍惜就是对成本的节约。 9、自己打败自己的远远多于比别人打败的。 10、当一个小小的心念变成行为时，便能成了习惯，从而形成性格，而性格就决定你一生的成败。 11、忍耐力较诸脑力，尤胜一筹。 12、高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。 13、你可以这样理解impossible（不可能）——I'm possible（我是可能的）。 14、自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利。 15、你可以选择这样的三心二意：信心恒心决心；创意乐意。 16、成功与不成功之间有时距离很短——只要后者再向前几步。 17、呈概率分布，关键是你能不能坚持到成功开始呈现的那一刻。 18、书是易事，思索是难事，但两者缺一，便全无用处 19、动是成功的阶梯，行动越多，登得越高。 20、天比昨天好，就是希望。 21、力的人影响别人，没能力的人，受人影响。 22、做的事情总找得出时间和机会； 23、要自卑，你不比别人笨。不要自满，别人不比你笨。 24、面对机遇，不犹豫；面对抉择，不彷徨；面对决战，不惧怕！ 25、个人先从自己的内心开始奋斗，他就是个有价值的人。 26、超越自己，向自己挑战，向弱项挑战，向懒惰挑战，向陋习挑战。 27、不必每分钟都学习，但求学习中每分钟都有收获。 28、取时间就是争取成功，提高效率就是提高分数。 29、紧张而有序，效率是关键。 30、永远不要以粗心为借口原谅自己。
四年级科学上册第10课陶瓷 PPT精品课件2青岛版五四制
China
China 中国
china ???
China 中国 china瓷器，陶瓷
阅读课本 ？
猜想：
你觉得陶瓷可能会有什么
特点？
温馨提示
• • • • 小组成员之间分工明确，保持良好秩序。 记录员记录好实验现象及结论。 实验完毕，物品摆放整齐。 实验过程中注意安全。
实验结论： 陶瓷具有易破碎，锋利， 耐高温，不怕水，不燃烧， 不导电，不易传热，耐腐 蚀等特点。
还可以用作地下管道， 是因为陶瓷… …
欣Leabharlann 赏• 陶瓷的制作过程 • 青花瓷
梦想的力量， 当我充满自信地，朝着梦想 的方向迈进，并且毫不畏惧 地，过着我理想中的生活， 成功，会在不期然间忽然降 临！
1有了坚定的意志，就等于给双 脚添了一对翅膀。 2一个人的价值在于他的才华， 而不在他的衣饰。 3生活就像海洋，只有意志坚强 的人，才能到达彼岸。 4、鸟欲高飞先振翅，人求上进 先读书。
7C中小学课件
China 中国
china ???
China 中国 china瓷器，陶瓷
阅读课本 ？
猜想：
你觉得陶瓷可能会有什么
特点？
温馨提示
• • • • 小组成员之间分工明确，保持良好秩序。 记录员记录好实验现象及结论。 实验完毕，物品摆放整齐。 实验过程中注意安全。
实验结论： 陶瓷具有易破碎，锋利， 耐高温，不怕水，不燃烧， 不导电，不易传热，耐腐 蚀等特点。
还可以用作地下管道， 是因为陶瓷… …
欣Leabharlann 赏• 陶瓷的制作过程 • 青花瓷
梦想的力量， 当我充满自信地，朝着梦想 的方向迈进，并且毫不畏惧 地，过着我理想中的生活， 成功，会在不期然间忽然降 临！
1有了坚定的意志，就等于给双 脚添了一对翅膀。 2一个人的价值在于他的才华， 而不在他的衣饰。 3生活就像海洋，只有意志坚强 的人，才能到达彼岸。 4、鸟欲高飞先振翅，人求上进 先读书。
7C中小学课件
陶瓷材料PPT课件
生物陶瓷
具有良好的生物相容性、力学性能和耐腐蚀性，用于人工关节、 牙齿等医疗器械。
陶瓷涂层
通过喷涂、浸渍等工艺在金属基体上形成陶瓷涂层，提高医疗器 械的耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷生物传感器
利用陶瓷材料的压电、热电等效应，制作生物传感器，用于生物 体内生理参数的实时监测。
07
总结与展望
本次课程重点内容回顾
生物医用陶瓷材料的研究 与应用
生物医用陶瓷材料在人体植入 、修复和替代等方面具有广阔 的应用前景，未来将继续研究 和开发具有更好生物相容性和 力学性能的生物医用陶瓷材料 。
环保型陶瓷材料的研究与 开发
随着环保意识的提高，未来将 继续研究和开发低污染、低能 耗、可回收利用的环保型陶瓷 材料。
感谢您的观看
多功能化与智能化
发展具有多种功能（如骨修复、药物缓释等）和智能化的生物医用 陶瓷材料。
复合陶瓷材料设计思路
增强增韧机制
通过引入第二相、晶须等 增强增韧元素，提高复合 陶瓷材料的力学性能。
多功能化设计
实现复合陶瓷材料的多功 能化，如力学、热学、电 学等性能的协同提升。
结构与性能调控
通过微观结构设计、界面 优化等手段，调控复合陶 瓷材料的性能。
原料处理
原料需经过破碎、筛分、除铁、陈腐等处理，以保证原料的粒度、纯度及均匀性 。
成型方法及设备简介
成型方法
陶瓷成型方法主要有压制成型、注浆成型、可塑成型等。
设备简介
成型设备包括压机、注浆机、真空练泥机等，可实现陶瓷坯 体的自动化、连续化生产。
烧结过程控制及优化
烧结温度与时间
烧结温度和时间直接影响陶瓷的 致密化程度和性能，需根据原料
分类
按照化学成分可分为氧化物陶瓷 、非氧化物陶瓷；按照程
具有良好的生物相容性、力学性能和耐腐蚀性，用于人工关节、 牙齿等医疗器械。
陶瓷涂层
通过喷涂、浸渍等工艺在金属基体上形成陶瓷涂层，提高医疗器 械的耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷生物传感器
利用陶瓷材料的压电、热电等效应，制作生物传感器，用于生物 体内生理参数的实时监测。
07
总结与展望
本次课程重点内容回顾
生物医用陶瓷材料的研究 与应用
生物医用陶瓷材料在人体植入 、修复和替代等方面具有广阔 的应用前景，未来将继续研究 和开发具有更好生物相容性和 力学性能的生物医用陶瓷材料 。
环保型陶瓷材料的研究与 开发
随着环保意识的提高，未来将 继续研究和开发低污染、低能 耗、可回收利用的环保型陶瓷 材料。
感谢您的观看
多功能化与智能化
发展具有多种功能（如骨修复、药物缓释等）和智能化的生物医用 陶瓷材料。
复合陶瓷材料设计思路
增强增韧机制
通过引入第二相、晶须等 增强增韧元素，提高复合 陶瓷材料的力学性能。
多功能化设计
实现复合陶瓷材料的多功 能化，如力学、热学、电 学等性能的协同提升。
结构与性能调控
通过微观结构设计、界面 优化等手段，调控复合陶 瓷材料的性能。
原料处理
原料需经过破碎、筛分、除铁、陈腐等处理，以保证原料的粒度、纯度及均匀性 。
成型方法及设备简介
成型方法
陶瓷成型方法主要有压制成型、注浆成型、可塑成型等。
设备简介
成型设备包括压机、注浆机、真空练泥机等，可实现陶瓷坯 体的自动化、连续化生产。
烧结过程控制及优化
烧结温度与时间
烧结温度和时间直接影响陶瓷的 致密化程度和性能，需根据原料
分类
按照化学成分可分为氧化物陶瓷 、非氧化物陶瓷；按照程
陶瓷材料设计PPT课件
一. 成分设计原则
1． 根据科研需要或用户的要求确定产品（充 分考虑产品的物理化学性能和实用性能要求） ；
2．参考前人的经验和数据； 3．了解各种原料对产品性质的影响 ； 4 ．应满足生产工艺的要求 ；
第8页/共30页
1.3 陶瓷化学组成设计
传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他 矿物原料经过破碎、混合、成形、烧成等过程而制得的制品。
取出样品。
第23页/共30页
1.5 确定陶瓷烧结温度范围
三．确定烧结温度范围 用气孔率、吸水率、收缩率的数据绘制曲线图，
求烧结温度范围。
第24页/共30页
1.6 陶瓷试样性能测定
四．样品性能的测定
1. 试样干燥强度的测定
2. 试样干燥线收缩
3. 试样烧结强度测定
4．试样烧成收缩率的测定 5．试样气孔率的测定 6．试样吸水率的测定
第1页/共30页
陶瓷综合实验设计思路
• 将特定的陶瓷产品设计、制造工艺流程与产品性 能测定分析结为一个有机的整体。建立起新的实 验体系。
• 加强实验的科学性、系统性，增加学生动脑、动 手的机会，强化技能的训练，调动学生实验的积 极性和主动性，提高分析问题和解决问题的能力。
• 为毕业论文和将来工作打下一定的基础
陶瓷
陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较 多，在国民经济中有许多重要应用的无机非金属 材料之一。
传统概念的陶瓷是指所有一粘土为主要原料， 并与其他矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程 而制得的制品,就是常见的日用陶瓷建筑卫生陶瓷 等普通陶瓷(ordinary ceramics )。
随着社会的发展，出现了有一类性能特殊， 在电子、航空、生物医学等领域有广泛用途的陶 瓷材料，称之为特种陶瓷(specieal ceramics )。
1． 根据科研需要或用户的要求确定产品（充 分考虑产品的物理化学性能和实用性能要求） ；
2．参考前人的经验和数据； 3．了解各种原料对产品性质的影响 ； 4 ．应满足生产工艺的要求 ；
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1.3 陶瓷化学组成设计
传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他 矿物原料经过破碎、混合、成形、烧成等过程而制得的制品。
取出样品。
第23页/共30页
1.5 确定陶瓷烧结温度范围
三．确定烧结温度范围 用气孔率、吸水率、收缩率的数据绘制曲线图，
求烧结温度范围。
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1.6 陶瓷试样性能测定
四．样品性能的测定
1. 试样干燥强度的测定
2. 试样干燥线收缩
3. 试样烧结强度测定
4．试样烧成收缩率的测定 5．试样气孔率的测定 6．试样吸水率的测定
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陶瓷综合实验设计思路
• 将特定的陶瓷产品设计、制造工艺流程与产品性 能测定分析结为一个有机的整体。建立起新的实 验体系。
• 加强实验的科学性、系统性，增加学生动脑、动 手的机会，强化技能的训练，调动学生实验的积 极性和主动性，提高分析问题和解决问题的能力。
• 为毕业论文和将来工作打下一定的基础
陶瓷
陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较 多，在国民经济中有许多重要应用的无机非金属 材料之一。
传统概念的陶瓷是指所有一粘土为主要原料， 并与其他矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程 而制得的制品,就是常见的日用陶瓷建筑卫生陶瓷 等普通陶瓷(ordinary ceramics )。
随着社会的发展，出现了有一类性能特殊， 在电子、航空、生物医学等领域有广泛用途的陶 瓷材料，称之为特种陶瓷(specieal ceramics )。
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4. 20世纪以来，特别是第二次世界大战之后， 随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工 业的迅速发展，陶瓷研究的发展则从传统陶 瓷跃入第二阶段——先进陶瓷阶段。
先进陶瓷（Advanced Ceramics）是为了有 别于传统陶瓷而言的。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
先进陶瓷是在传统硅酸盐陶瓷的基础上，吸
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
1. 晶相：是陶瓷材料的主要组成相，有化合物或固溶体。晶相可分为
主晶相（对陶瓷材料的性能起决定性作用，主要有硅酸盐、氧化物、 非氧化物三种）、次晶相和三晶相。晶相的结构、数量、形态和分布， 决定了陶瓷的主要特点和应用。
2. 玻璃相：是一种低熔点的非晶态固相，其作用是粘接非晶态晶相，
最后，随着现代科学技术的飞速发展，使得具 有优良性能的特种陶瓷得到了广泛应用。
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§10.2 陶瓷材料的结构和性能
一、陶瓷材料的结构 二、陶瓷材料的性能
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
陶瓷材料是多相材料，一般由晶相、玻璃相和气相组成。其显微 结构由其原料、组成和制造工艺所决定。
其次，陶瓷又是制造美术陈设器皿的最耐久最 富于装饰性的材料，在我国外贸中占有一定的 地位。
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四、陶瓷在现代化建设中的作用
§10.1 陶瓷材料概述
再次，陶瓷又是一个原料来源丰富，传统技艺 悠久，具有坚硬、耐用及一系列优良性质的材 料，在建筑、电力、电子、化学、冶金工业等 ，甚至农业和农产品加工中都大量应用。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
TiO2陶瓷薄膜AFM照片
纳米陶瓷是当前陶瓷 材料研究中的一个十 分重要发展趋向，它 将促使陶瓷材料从工 艺到理论、从性能到 应用提高到一个崭新 阶段。
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四、陶瓷在现代化建设中的作用
§10.1 陶瓷材料概述
首先，陶瓷是人民日常生活中听不可缺少的日 用品，几千年来一直是人类用以生活的主要餐 具、茶具和容器。
与金属材料不同，陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价 键，因而使其具备了一些独特的性能。
（一）力学性能 1. 硬度极高（一般为1000 ~ 5000 HV），耐磨性极高。 2. 弹性模量高、刚度大，是各种材料中最高的。 3. 强度：抗拉强度很低，抗弯强度稍高，而抗压强度很高。 4. 塑性、韧性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性，难以进行 塑性加工。
高温技术发展 显微结构分析的进步
性能研究的深入 无损评估的成就
陶瓷理论 的发展
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纳米陶瓷
陶瓷研究发展的三个阶段
相邻学科的推动
三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
1. 新石器时代，我们的祖先就会制作陶器。 然而陶器仅是一种含有较多气孔、质地较 松的未完全烧结制品。
2. 东汉晚期，陶器步入了瓷器阶段，这是陶 瓷技术发展史上十分重要的里程碑。
第十章 陶瓷材料
§10.1 陶瓷材料概述 §10.2 陶瓷材料的结构和性能 §10.3 陶瓷的生产工艺与粉末冶金 §10.4 常用陶瓷材料
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§ 10.1 陶瓷料的概念
§10.1 陶瓷材料概述
传统的陶瓷材料是粘土、石英、长石等硅酸盐类材料，而现代陶瓷 材料是无机非金属材料的统称。其原料已不再是单纯的天然矿物材料， 而是扩大到人工化合物（如Al2O3、SiO2、ZrO2等）。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
3. 随着科学技术的进步与发展，由瓷器又衍 生出许多种类的陶瓷。
日用陶瓷、工业陶瓷与水泥、玻璃、耐火 材料、搪瓷、磨料制品等统称为硅酸盐制 品。人们一般将这一类陶瓷制品成为传统 陶瓷或普通陶瓷。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
填充晶相间的空隙，提高致密度，降低烧结温度，抑制晶粒长大等。 玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等是不利的，不能成为 陶瓷的主导组成部分，一般含量为20~40%。
3. 气相（气孔）：是陶瓷组织内部残留下来未排除气体，通常以气孔
形式出现。根据气孔含量，可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多 孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导 热性能，也常常是造成裂纹的根源，应尽量减少制品中的气孔含量。
许多高性能陶瓷几乎都是不含玻璃相的结晶态陶瓷。 工业陶瓷力求气孔小、数量少，并分布均匀。
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
烧结体自由表面 SEM照片
相同区域的Bi元 素特征X射线相
ZnO-Bi2O3陶瓷的组织形态
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二、陶瓷材料的性能
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
氧
唐
化
三
锆
彩
陶
瓷
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二、陶瓷材料的分类
§10.1 陶瓷材料概述
（一）按化学成分分类 1. 氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 2. 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 3. 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 4. 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 5. 复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷等（3Al2O3·2SiO2（莫来石） 等）
收了相邻学科的先进技术而发展起来的一门
综合而又相对独立的学科。这一阶段先进陶
瓷被称为微米级先进陶瓷。
氮20化20/10硅/21 陶瓷轴承
超声波雾化器用 压电陶瓷晶片
金属陶瓷阀门
三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
5. 20世纪90年代，陶瓷研究进入了第三个阶 段——纳米陶瓷阶段。
所谓纳米陶瓷，是指显微结构中物相具有纳 米（nm）级尺度的陶瓷材料，它包括晶粒 尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、 缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。
（二）按原料分类 普通陶瓷（硅酸盐）、特种陶瓷（人工合成）
（三）按性能和用途分类 日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷等。 高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、半导体陶瓷等。
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三、陶瓷的发展
高铝质粘土和瓷 土的应用
釉的发明
原料纯化 陶瓷工艺 的发展
陶器
传统陶瓷
精细陶瓷 （微米级）
§10.1 陶瓷材料概述