12.+第十一章+陶瓷材料
第十一章 团簇及纳米材料
在科学研究中，发现材料的 一些结构, 其物理化学性质既不同于单个原子、分子，又 不同于常规固体，成为凝聚态物质中的一种新 结构。
团簇
团簇：由三个以上原子、分子结合成相对稳定 的微观和亚微观聚集体。如P4、As4四面体以及S6、S8 等。最著名的当属足球烯，即C60。
团簇在一个、两个或三个方向上延伸，便成为
l=1、2…p P
(10× l +2)
2
Mackay二十面体具有5次对称轴。
2、金属：电子对团簇稳定起主导作用，金属团簇的价电子
为共有电子，碱金属团簇中的s电子为团簇共有，各原子轨道 结合成分子轨道，随原子数增加分子轨道演变成能带。
相邻团簇的能量二级差分峰值出现在n=2、8、18、20、34、 40等。
四、碳纳米管和布基葱
碳纳米管又 叫做布基管； 各层之间的 间隔为石墨的 层间距； 通过在大 气中加热从外 向内逐层剥离 碳纳米管。
碳管结构与性能
碳管的直径、长度、螺旋度等直接影响到碳管的性能，可以是不
同禁带宽度的半导体，也可以是准一维导体。单一的碳纳米管可 做成电子器件。 碳纳米管的杨氏模量高达3.7×1012Pa，韧性高，密度低(约2.2g／ cm2)，弹性模量比碳纤维高5个数量级，可制备高强度轻质材料。
电子满壳层结构时，其幻数为2、8、18、20、34、40、 58、68、70、92、106等。
碱金属、碱土金属团簇的封闭壳层的原子数即为幻数
二、团簇的的性质 团簇的结构、性能与团簇的大小有非常 密切的关系。使它具有不同于常规同类材料的 物理和化学性质。
如 常规Fe、Co、Ni等材料是铁磁性材料， 它们的团簇却是超顺磁性的； 常规顺磁性的Na、K的团簇却是铁磁性 的。
公共雕塑设计智慧树知到答案章节测试2023年山东工艺美术学院
第一章测试1.雕塑，从创作思路、创作意图和展示空间的角度，分为和两大类。
（）A:圆雕和浮雕B:具象雕塑和抽象雕塑C:东方雕塑和西方雕塑D:架上雕塑和公共雕塑答案:D2.公共雕塑属于公共艺术的范畴，则是核心要求。
（）A:公共性B:地域性C:艺术性D:观念性答案:C3.现代公共雕塑最突出的特点，就是追求表现的的视觉效果。
（）A:冲击力和丰富性B:多样性和艺术性C:技巧和地域性D:新颖和独创性答案:D4.公共雕塑根据其所处的区域环境，以及具体的目的和功能等不同，主要分为: 、、广场雕塑、几种类型。
（）A:.架上雕塑B:街道雕塑C:园林雕塑D:建筑雕塑答案:BCD5.功能性雕塑，其首要目的是实用，提供某种使用功能的同时，也丰富了环境景致，让美体现在生活的细节中。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.是公共艺术中最典型的内容，甚至曾经一度是公共艺术的代名词。
（）A:公共建筑B:壁画C:架上雕塑D:公共雕塑答案:D2.公共雕塑被称为“ ”（）A:流动的思绪B:镌刻的诗篇C:风中的舞蹈D:凝固的音乐答案:D3.古埃及雕塑作品主要是出现在陵墓、神庙的和。
（）A:装饰性雕塑B:宗教性雕塑C:主题性雕塑D:纪念性雕塑答案:AD4.巴洛克雕塑盛行于18世纪末，较文艺复兴时期的雕塑更加得世俗化，少了些庄严和肃穆。
（）A:对B:错答案:B5.新古典主义艺术兴起，它试图寻求以绝对美的理论为美学理想，来抨击洛可可的肉欲倾向及繁琐形式。
（）A:错B:对答案:B第三章测试1.公共雕塑以空间尺度、形体色彩、材质肌理、设计风格以及所表达的，与所处的客观环境和谐一致，为环境增景添色，提高公众的审美趣味。
（）A:语言内容B:创作理念C:艺术技巧D:思想观念答案:A2.对全面、系统的解读，成为公共雕塑设计的基本前提。
（）A:甲方要求B:政策导向C:空间环境D:城市规划答案:C3.公共雕塑所涉及的空间环境一般是指、和的综合体。
（）A:气候环境B:自然环境C:人工环境D:文化环境答案:BCD4.人工环境是人与自然环境相互作用后的人造环境，是人类运用各种科技手段对自然环境进行改造，并赋予人类的思想、意义，因而不具有社会性。
材料导论第十一章 无机非金属材料
专用水泥 油井水泥 砌筑水泥 大坝水泥
快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、 特性水泥 膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥。
水泥
硅酸盐水泥
石灰石 粘土 校正原料 煤粉 石膏 混合材料
CaO
Al2O3 SiO2
Fe2O3 SiO2 Al2O3
功能陶瓷的种类
压电陶瓷
光学陶瓷
超导陶瓷 磁性陶瓷
生物陶瓷 敏感陶瓷
功能电子陶瓷
压电陶瓷
压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料 压电效应：
外力作用于晶体
介质极化
压电效应
材料的压电效应取决于晶体结构的不对称性，
晶体有极轴，才有压电效应。
压电陶瓷－钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅（PZT）等。
压电陶瓷的应用－超声换能器、滤波器、声转换器、 谐振器、点火器等。
第一节、无机非金属材料概述
一、什么是无机非金属材料？
金属材料和有机高分子材料以外的 固体材料通称为无机非金属材料。
由硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸 盐等和氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、 硫化物、硅化物等原料经一定的工艺制备而 成的材料。涉及元素周期表上所有元素。
二、主要特性：
熔点高、硬度高、强度高、
水泥混凝土材料是最大宗人造材料
理由：基本建设的持续发展 城乡建设、水利水电建设、交通建设
我国是水泥大国
水泥的应用 建筑、修路 配制水泥砂浆和混凝土 机制－水化反应，使砂浆和混凝土凝结、硬化。
水泥的分类
按矿物组成分
硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
氟铝酸盐水泥
少熟料和无熟料水泥
水泥的分类
陶瓷材料的力学性能
当温度进一步升高时（C区）。二维滑移系 开动，位错塞积群中的一部分位错产生的交叉滑 移随温度的升高而变得活跃，由此而产生的对位 错塞积群前端应力的松弛作用就越发明显。所以 在此区域内，断裂应力有随温度的升高而上升的 趋势。
图11－10给出的是陶瓷材料的强度随温度变 化关系的一般趋势。并非对所有的陶瓷材料都符 合很好，也并非对所有陶瓷材料A、B、C三个区 都出现。
因此了解陶瓷的性能特点及其控制因素，不论 是对研究开发，还是使用、设计都是十分重要的。
1 陶瓷材料的弹性性能
• 1.1 陶瓷材料的弹性模量 • 1.2 弹性模量的影响因素 • 1.3 复合材料的弹性模量 • 1.4 单晶体陶瓷弹性模量的各向异性
1.1 陶瓷材料的弹性模量
陶瓷材料为脆性材料，在室温下承载时几乎不 能产生塑性变形，而在弹性变形范围内就产生断裂 破坏，因此，其弹性性质就显得尤为重要。与其他 固体材料一样，陶瓷的弹性变形可用虎克定律来描 述。
1.2 弹性模量的影响因素
• 1 温度对弹性的影响 • 2 弹性模量与熔点的关系 • 3 弹性模量与材料致密度的关系
1 温度对弹性的影响
• 由于原子间距及结合力随温度的变化而变化，所以弹性模量 对温度变化很敏感。当温度升高时，原子间距增大，由d0变为 dt(如图11-1),而dt处曲线的斜率变缓,即弹性模量降低。
111陶瓷材料的弹性性能112陶瓷材料的强度及其影响因素113陶瓷材料的断裂韧性与热抗震性第十一章陶瓷材料的力学性能陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价键键合牢固并有明显的方向性同一般的金属相比其晶体结构复杂而表面能小因此它的强度硬度弹性模量耐磨性耐蚀性及耐热性比金属优越但塑性韧性可加工性抗热震性及使用可靠性却不如金属
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陶瓷材料概述范文
陶瓷材料概述范文陶瓷材料是一种非金属无机材料，其主要成分为氧化物、非氧化物和组合材料。
陶瓷材料具有许多独特的性质，如高温耐性、耐腐蚀性、绝缘性、硬度高等，因此被广泛应用于工业、冶金、化工、电子、建筑等领域。
陶瓷材料根据其结构与用途可分为三类：普通陶瓷、特种陶瓷和结构陶瓷。
普通陶瓷是最基本的一种陶瓷材料，由黏土和瓷石等原料烧结而成。
普通陶瓷具有较低的价格和良好的加工性能，广泛应用于建筑材料、制陶工业、机械工业等。
常见的普通陶瓷有砖瓦、瓷器等。
特种陶瓷是一类性能优良、用途特殊的陶瓷材料。
特种陶瓷的特点是高温稳定性、耐磨性和电绝缘性能的提高。
根据其化学成分和结构特点，特种陶瓷可分为氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和复合陶瓷。
氧化物陶瓷包括金刚石（碳化硅）陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等，主要用于高温热工业、电子工业、机械制造业等。
非氧化物陶瓷主要包括硼化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等，具有高硬度、耐磨性、导热性能等，广泛应用于航空航天、电子、光学等领域。
复合陶瓷由两种或多种不同材料组成，具有更加优良的性能，例如碳化硅纤维增强碳化硅（C/C）复合陶瓷材料广泛应用于高温结构部件。
结构陶瓷是一类性能优异的陶瓷材料，具有高强度、低密度和良好的耐磨性能。
结构陶瓷主要用于制造高压磨料工具、轴承等机械结构部件。
常见的结构陶瓷有氮化硼陶瓷、氧化铝陶瓷等。
陶瓷材料还具有许多其他特殊的性能，如生物相容性、超导性、光学透明性等。
在现代科技的发展中，陶瓷材料发挥着重要的作用。
例如，陶瓷瓦片用于建筑中的防水、隔热层；陶瓷杯用于食品和饮料的容器；陶瓷电容用于电子器件中的储能等。
陶瓷材料的应用领域不断扩大，对于人类社会的发展与进步具有重要的推动作用。
总之，陶瓷材料是一类非金属无机材料，具有独特的性质和广泛的应用领域。
普通陶瓷、特种陶瓷和结构陶瓷是其主要分类。
陶瓷材料在工业、冶金、化工、电子、建筑等领域起到重要的作用，对于促进社会进步和技术发展具有重要意义。
陶瓷工艺学课程教学大纲
《陶瓷工艺学》课程教学大纲一、《陶瓷工艺学》课程说明（一）课程代码：08131021（二）课程英文名称：Ceramic Technology（三）开课对象：材料物理专业（四）课程性质：《陶瓷工艺学》是材料物理专业的一门专业方向选修课。
本课程的目的在于介绍陶瓷体的制备工艺、性质和应用。
（五）教学目的通过陶瓷工艺学的教学，使学生了解陶瓷技术的发展历史和在现代化建设中的作用，掌握陶瓷的制备工艺过程和技术，掌握陶瓷体的显微结构和性质，了解陶瓷在装饰等方面的应用，熟悉陶瓷制品的缺陷及分析方法。
（六）教学内容本课程主要包括原料、坯料、釉料、显微结构与性质、原料的处理、坯釉料制备、成形与模具、坯体的干燥、粘接、修坯与施釉、烧成与窑具、陶瓷装饰、陶瓷制品缺陷及其分析等几个部分。
通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。
（七）教学时数教学时数：72学时学分数：4学分教学时数具体分配：（八）教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。
（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为闭卷考试。
严格考核学生出勤和作业情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章原料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷原料的概况和分类2 了解粘土的成因与分类；掌握粘土地工艺性质和加热变化；了解粘土在陶瓷生产中的作用，了解我国的粘土原料情况3 了解石英的种类和性质，掌握石英的晶型转化，了解石英在陶瓷生产中的作用4 了解长石的种类和一般性质，掌握长石的熔融特性，了解长石在陶瓷生产中的作用5 了解其它矿物原料情况教学时数：8学时教学内容：第一节原料分类一、概述二、原料分类第二节粘土类原料一、粘土的成因与分类二、粘土的组成三、粘土的工艺性质四、粘土的加热变化五、粘土在陶瓷生产中的作用六、我国的粘土原料第三节石英类原料一、石英的种类和性质二、石英的晶型转化三、石英在陶瓷生产中的作用第四节长石类原料一、长石的种类和一般性质二、长石的熔融特性三、长石在陶瓷生产中的作用第五节其它矿物原料一、含碱硅酸铝类二、碱土硅酸盐类原料三、碳酸盐类四、钙的磷酸盐类五、高铝质矿物原料六、锆英石七、工业废渣第六节陶瓷原料的标准化考核要求：1、原料的概述和分类（了解）2、粘土的成因与分类（识记）；粘土组成、工艺性质（识记）；粘土的加热变化（领会）；粘土在陶瓷生产中的作用以及我国的粘土原料情况（了解）3、石英的种类和性质（识记）；石英的晶型转化（领会）；石英在陶瓷生产中的作用（了解）4、长石的种类和一般性质（识记）；长石的熔融特性、长石在陶瓷生产中的作用（领会）5、含碱硅酸铝类等其它矿物原料（了解）第二章坯料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解坯料的类型；掌握坯料的配料的依据2 掌握坯料配料的计算方法3 了解坯料的成形性能4 掌握坯料添加剂的种类、作用教学时数：8学时第一节坯料的类型一、瓷器坯料二、精陶坯料三、其它陶瓷器坯料第二节配料的依据第三节配料计算一、配料组成的表示方法二、配料计算第四节坯料的成形性能一、可塑泥团的成形性能二、泥浆的成形性能三、压制用分料的成形性能第五节调整坯料性能的添加剂一、添加剂的种类二、解凝剂的作用三、塑化剂的构成四、有机粘合剂的性能考核要求：1、坯料的类型（识记）；坯料配料的依据（领会、应用）2、坯料配料的计算方法（领会、应用）3、坯料的成形性能（识记）4、坯料添加剂的种类、作用（识记）第三章釉料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解釉的作用、特点及性质2 了解釉的种类、制釉氧化物3 掌握确定釉配方的依据4 掌握釉料配方的计算5 掌握釉层形成过程的反应6 了解釉的析晶过程、影响因素7 掌握坯釉的适应性教学时数：8学时第一节釉的作用及特点一、釉的作用二、釉的特点和性质第二节釉的分类、制釉氧化物一、釉的种类二、制釉氧化物第三节确定釉配方的依据一、釉配方的物理化学基础二、釉料配方的配制原则三、釉料配方的确定第四节釉料配方的计算一、釉料的表示方法二、釉式的计算三、釉料配方的计算第五节釉层形成过程的反应一、釉料在加热过程中的变化二、釉层冷却时的变化三、釉层内的气泡第六节釉的析晶一、釉熔体的析晶二、影响釉熔体析晶的因素三、析晶对釉面光学性质的影响第七节坯釉适应性一、膨胀系数对坯釉适应性的影响二、中间层对坯釉适应性的影响三、釉的弹性、抗张强度对坯釉适应性的影响四、釉层厚度对坯釉适应性的影响考核要求：1、釉的作用、特点及性质（识记）2、釉的种类、制釉氧化物（识记）3、确定釉配方的依据（领会、应用）4、釉料配方的计算（领会、应用）5、釉层形成过程的反应（识记）6、釉的析晶过程、影响因素（识记、领会）7、坯釉的适应性（领会）第四章显微结构与性质教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷坯体的显微结构2 了解釉层的显微结构3 掌握釉层的物理化学性质4 掌握陶瓷性能的控制方法教学时数：8学时第一节陶瓷坯体的显微结构一、显微结构的构成二、工艺因素对显微结构的影响第二节釉层的显微结构一、透明釉二、乳浊釉三、结晶釉四、无光釉五、高温颜色釉六、半导体釉第三节釉层的物理化学性质一、釉的熔融温度范围二、粘度与表面张力三、热膨胀性与弹性四、白度、光泽度与表面硬度五、力学强度与表面硬度六、化学稳定性七、介电性质第四节陶瓷性能的控制一、陶瓷强度的控制二、陶瓷光学性能的控制三、陶瓷介电性质的控制考核要求：1、陶瓷坯体的显微结构（识记）2、釉层的显微结构（识记）3、釉层的物理化学性质（识记、领会）4、陶瓷性能的控制方法（领会、应用）第五章原料的处理教学要点：通过本章的教学使学生：1 掌握原料的精选方法，了解水的性质对坯料、制品性能的影响2 了解原料预烧的作用教学时数：2学时第一节原料的精选一、原料的精选方法二、水的性质对坯料、制品性能的影响第二节材料的预烧一、预烧的作用二、石英、长石、滑石、工业氧化锌、粘土的预烧考核要求：1、原料的精选方法（领会），水的性质对坯料、制品性能的影响（识记）2、原料预烧的作用（领会）第六章坯、釉料制备教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解坯料的种类、品质要求2 掌握坯料的制备3 掌握釉料的制备4 了解坯料、釉料制备的主要工序及设备教学时数：6学时第一节坯料的种类和品质要求一、坯料的种类二、坯料的品质要求第二节坯料制备一、塑性坯料制备二、注浆坯料制备三、压制坯料制备第三节釉料制备一、釉料制备的品质要求及控制二、釉料制备第四节坯、釉料制备的主要工序及设备一、原料粉碎二、筛分三、除铁四、泥浆脱水五、陈腐与练泥六、造粒七、熔块熔制考核要求：1、坯料的种类、品质要求（识记）2、坯料的制备（领会）3、釉料的制备（领会）4、坯料、釉料制备的主要工序及设备（识记）第七章成形与模具教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解器形的合理设计2 了解成形方法的分类，掌握成形方法的选择3 掌握可塑成形的几种方法4 了解注浆成形方法5 了解压制成形方法6 了解成形模具教学时数：8学时第一节器形的合理设计第二节成形方法的分类与选择一、成形方法分类二、成形方法的选择第三节可塑成形一、滚压成形二、旋压成形三、挤压成形四、车坯成形五、其他成形方法第四节注浆成形一、基本注浆方法二、强化注浆方法三、其它注浆成形方法第五节压制成形一、干压成形二、等静压成形第六节成形模具一、石膏与石膏模二、新型多孔模具三、压制成形用金属模四、挤压成形用模具五、等静压成形模具六、模具的放尺考核要求：1、器形的合理设计（识记）2、成形方法的分类（识记），成形方法的选择（领会、应用）3、可塑成形的几种方法（识记、领会）4、注浆成形方法（领会）5、压制成形方法（领会）6、成形模具（领会）第八章坯体的干燥教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解干燥的作用、过程、收缩与变形2 了解影响干燥速度的因素、干燥介质参数的确定3 掌握热空气等几种干燥方法教学时数：4学时第一节干燥作用与干燥过程一、干燥的作用二、干燥过程三、干燥收缩与变形第二节干燥制度的确定一、影响干燥速度的因素二、干燥介质参数的确定第三节干燥方法一、热空气干燥二、工频电干燥三、直流电干燥四、辐射干燥五、综合干燥考核要求：1、干燥的作用、过程、收缩与变形（识记）2、影响干燥速度的因素、干燥介质参数的确定（识记）3、热空气等几种干燥方法（领会）第九章粘接、修坯与施釉教学要点：通过本章的教学使学生：1 掌握粘接与修坯2 掌握施釉的方法教学时数：2学时第一节粘接与修坯一、粘接二、修坯第二节施釉一、釉浆施釉法二、静电施釉三、干法施釉考核要求：1、粘接与修坯（领会）2、施釉的方法（领会）第十章烧成与窑具教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解烧成制度与产品性能的关系，掌握制定烧制制度的依据2 了解快速烧成的意义和工艺措施3 了解装窑的要求和方法4 了解窑具的种类、性能要求、制造等教学时数：6学时第一节烧成制度一、烧成制度与产品性能的关系二、制定烧成制度的依据三、烧成制度示例和说明第二节快速烧成一、快速烧成的意义二、快速烧成的工艺措施第三节装窑一、装窑要求二、装窑方法第四节窑具一、窑具种类二、窑具的性能要求三、窑具材质的类型及损坏情况分析四、窑具的制造考核要求：1、烧成制度与产品性能的关系（识记），制定烧制制度的依据（领会、应用）2、快速烧成的意义和工艺措施（识记）3、装窑的要求和方法（识记、领会）4、窑具的种类、性能要求、制造等（识记）第十一章陶瓷装饰教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷颜料的分类、制造、发色机理以及影响色剂呈色因素2 了解釉上装饰、釉下装饰、釉中彩3 了解颜色釉、艺术釉4 了解坯体装饰，了解铅镉离子溶出原因、影响因素教学时数：6学时第一节陶瓷颜料一、分类二、陶瓷颜料制造三、陶瓷颜料发色机理四、影响色剂呈色因素第二节釉上装饰一、彩绘二、贵金属装饰三、光泽彩四、其他装饰方法第三节釉下装饰一、彩绘二、其他装饰方法第四节釉中彩第五节颜色釉一、低温颜色釉二、高温颜色釉第六节艺术釉一、结晶釉与砂金釉二、无光釉三、碎纹釉四、变色釉五、金属光泽釉第七节坯体装饰一、色坯、斑点、绞胎二、镂空、刻花、堆雕三、化妆土四、渗花第八节釉料、颜料中铅、镉离子的溶出一、溶出原因二、影响因素三、降低铅、镉溶出量的方法考核要求：1、陶瓷颜料的分类、制造、发色机理以及影响色剂呈色因素（识记）2、釉上装饰、釉下装饰、釉中彩（识记）3、颜色釉、艺术釉（识记）4、坯体装饰，了解铅镉离子溶出原因、影响因素（识记）第十二章陶瓷制品缺陷及其分析教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解日用陶瓷缺陷分析2 了解墙地砖缺陷分析3 了解卫生陶瓷缺陷分析教学时数：4学时第一节日用陶瓷缺陷分析一、变形二、裂纹三、斑点四、溶洞五、落渣六、粘疤与底沿粘渣七、底足粘脏八、疙瘩与泥渣九、缺泥与磕碰十、起泡十一、针孔与橘釉十二、釉缕十三、缺釉十四、釉面擦伤十五、生烧与过烧十六、烟熏十七、阴黄十八、火刺十九、色脏二十、彩色不正二十一、画面缺陷二十二、饰金缺陷二十三、铅溶出量超标第二节墙地砖缺陷分析一、变形二、裂纹三、夹层四、尺寸偏差五、大小边六、黑心七、色差八、釉面缺陷九、吸湿膨胀性第三节卫生陶瓷缺陷分析一、变形二、裂纹三、斑点四、坑包五、棕眼六、缺釉七、釉缕与釉面波纹八、烟熏考核要求：1、日用陶瓷缺陷分析（识记、领会）2、墙地砖缺陷分析（识记、领会）3、卫生陶瓷缺陷分析（识记、领会）三、推荐教材和参考书目1、《陶瓷工艺学》，李家驹主编，中国轻工业出版社，20012、《日用陶瓷工艺学》，李家驹主编，武汉工业大学出版社，19923、《陶瓷工艺学》，章秦娟主编，武汉工业大学出版社，19974、《陶瓷工艺学》，陆小荣主编，湖南大学出版社，20055、《材料科学与技术丛书(第17卷)-陶瓷工艺》，[英]理查德 J.布鲁克，科学出版社，19996、《先进陶瓷工艺学》，刘维良主编，武汉理工大学出版社，20047、《特种陶瓷工艺学》，李世普, 武汉理工大学出版社，1990。
走进陶瓷世界美术教案
走进陶瓷世界美术教案第一章：陶瓷概述教学目标：1. 了解陶瓷的定义、分类和特点。
2. 掌握陶瓷的制作工艺和流程。
3. 了解中国陶瓷的历史和发展。
教学内容：1. 陶瓷的定义与分类：陶瓷是一种由黏土或其他非金属矿物经过成型、干燥、烧制等工艺制成的制品。
根据材料的组成和制作工艺的不同，陶瓷可分为陶器、瓷器和炻器。
2. 陶瓷的特点：陶瓷具有耐磨、耐酸碱、透气性好、美观大方等特点。
3. 中国陶瓷的历史与发展：中国陶瓷有着悠久的历史，从新石器时代的仰韶文化、龙山文化到唐宋时期的瓷器，再到明清时期的彩瓷，中国陶瓷在技术和艺术上取得了举世瞩目的成就。
第二章：陶瓷材料与工艺教学目标：1. 了解陶瓷材料的种类和特性。
2. 掌握陶瓷制作的基本工艺。
3. 学会选用合适的陶瓷材料和工艺进行创作。
教学内容：1. 陶瓷材料：了解陶瓷制作中常用的黏土、釉料、彩料等材料的种类和特性。
2. 陶瓷制作工艺：掌握陶瓷制作的成型、干燥、烧制等基本工艺，并了解各种工艺的操作要领。
3. 创作实践：学会根据创作需求选择合适的陶瓷材料和工艺，进行简单的陶瓷作品创作。
第三章：陶瓷艺术欣赏教学目标：1. 了解中国陶瓷艺术的代表作品和艺术风格。
2. 掌握陶瓷艺术欣赏的方法和技巧。
3. 提高对陶瓷艺术的审美能力和鉴赏水平。
教学内容：1. 中国陶瓷艺术代表作品：欣赏新石器时代、唐宋时期、明清时期的陶瓷作品，了解其艺术特点和历史价值。
2. 陶瓷艺术欣赏方法：从造型、釉色、纹饰等方面分析陶瓷艺术品的特点，提高审美能力。
3. 陶瓷艺术品鉴赏实践：学会对陶瓷艺术品进行鉴赏，培养高雅的审美情趣。
第四章：陶瓷创作与实践教学目标：1. 掌握陶瓷创作的基本方法和技巧。
2. 培养学生的创新意识和动手能力。
3. 提高学生对陶瓷艺术的认识和鉴赏水平。
教学内容：1. 陶瓷创作方法：学习陶瓷创作的构思、设计、制作等过程，掌握各种陶瓷工艺的制作技巧。
2. 创作实践：学生进行陶瓷作品创作，培养动手能力和创新意识。
汽车机械基础课件 第11章 非金属材料
2024/9/2
汽车机械基础
a ) 方向盘及仪表盘图
2024/9/2
b )汽车内饰
汽车机械基础
c )汽车前保险杠罩
d)车灯
2024/9/2
汽车机械基础
• 11.1.2 橡胶
• 橡胶是具有高弹性的有机高分子材料。 • 具有高的弹性，优良有伸缩性能，优异的吸振性和绝缘
性，以及良好的耐磨性、隔音性和电绝缘能力，所以用 途极广；橡胶的主要缺点是易于老化。 • 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类。 • 在机械工业和汽车工业中，橡胶的用途有： （1）动、静密封件，如旋转轴密封、管道接口密封； （2）减振防振件，如机座减振垫片、汽车底盘橡胶弹簧； （3）传动件，如三角皮带； （4）运输胶带、管道； （5）电线、电缆和电工绝缘材料； （6）各种轮胎。
本低广泛用于日用品和农用的塑料。主要品种有聚乙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、酚醛塑料等。 它们的产量约占塑料总产量的3/4以上。 • 工程塑料是工程结构和设备中应用的塑料。一般强度、 刚度和韧性较好，且耐高温、耐辐射、耐腐蚀，绝缘性 能良好，因而能代替金属制作某些机械结构件。这类塑 料主要有聚甲醛、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸脂、ABS塑 料等四种。在实际应用中，工程塑料和通用塑料并没有 严格的界限。
2024/9/2
汽车机械基础
2024/9/2
a)车用皮带
b)车用密封圈
汽车机械基础
11.2 陶瓷材料
• 11.2.1 陶瓷的分类 • 11.2.2 陶瓷的性能及用途
2024/9/2
汽车机械基础
• 11.2.1 陶瓷的分类
• 陶瓷按成分和用途，可分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属 陶瓷三大类。
《机械工程材料》-机械工业出版社-第3版内容总结
《机械工程材料》机械工业出版社第3版目录第一章机械零件的失效分析第二章碳钢第三章钢的热处理第四章合金钢第五章铸铁第六章有色金属及其合金第七章高分子材料第八章陶瓷材料第九章复合材料第十章功能材料第十一章材料改性新技术第十二章零件的选材及工艺路线第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用第一章 机械零件的失效分析第一节 零件在常温静载下的过量变形失效：零件若失去设计要求的效能变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化弹性变形：能够恢复的变形塑性变形：不能恢复的变形一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为1.低碳钢的应力-应变行为变形过程：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形2.其他类型材料的应力-应变行为纯金属脆性材料高弹性材料二、静载性能指标1.刚度和强度指标（1）刚度指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力单向拉伸（或压缩）时：E=σ/ε= ，即EA=F/εAF /纯剪切时：G=τ/γ= ，即GA=F τ/γγτAF /弹性模量E （或切变模量G ）是表征材料刚度的性能指标（2）强度指材料抵抗变形或断裂的能力指标有：比例极限σp ，弹性极限σe ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，断裂强度σk2.弹性和塑性指标（1）弹性指材料弹性变形大小弹性能u ：应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积u=σe εe=21E e 221σ（2）塑性指材料断裂前发生塑性变形的能力断后伸长率： %10000⨯-=L L L δ断面收缩率： %10000⨯-=A A A ψ越大，材料塑性越好ψδ、3.硬度指标表征材料软硬程度的一种性能布氏硬度HBW （硬质合金球为压头）洛氏硬度HRC （锥角为120°的金刚石圆锥体为压头）维氏硬度HV （锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头）三、过量变形失效零件的最大弹性变形量△l 或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。
即△l ≤[△l]或θ≤[θ]材料的弹性模量E(或切变模量G)越高，零件的弹性变形量越小，刚度越好通常材料的熔点越高，弹性模量也越高弹性模量对温度很敏感，随温度升高而降低第二节 零件在静载荷冲击载荷下的断裂一、韧断和脆断的基本概念韧性断裂:断裂前发生明显宏观塑性变形脆性断裂：断裂前不发生塑性变形断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段二、冲击韧性及衡量指标A K 、a K冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力冲击吸收功A K ，单位J冲击韧度a K =A K /F K ，单位J ·cm -2 。
第十一章复合材料的力学性能.
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在第I阶段，纤维和基体都处于弹性变形状态，复合 材料也处于弹性变形状态，且
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复合材料进入变形第II阶段时，纤维仍处于弹性状态， 但基体已产生塑性变形，此时复合材料的应力为：
由于载荷主要由纤维承担，所以随着变形的增加，纤 维载荷增加较快，当达到纤维抗拉强度时，纤维破断， 此时基体不能支持整个复合材料载荷，复合材料随之 破坏。
（2）剪切型 纤维之间同向弯曲，基体
主要产生剪切变形，这种 屈曲模式较为常见。
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复合材料沿纤维方向受压时，可以认为纤维在基体内的 承力形式像弹性杆。
假设基体仅提供横向支持，载荷由纤维均摊，复合材料 的抗压强度由纤维在基体内的微屈曲临界应力控制。
将单向纤维复合材料简化成纤维和基体薄片相间粘接的 纵向受压杆件，当外载荷增至一定值后，纤维开始失稳， 产生屈曲。
纤维复合材料的比模量大，因而它的自振频率很高，在加载 速率下不容易出现因共振而快速断裂的现象。
同时复合材料中存在大量纤维，与基体的界面，由于界面对 振动有反射和吸收作用，所以复合材料的振动阻尼强，即使 激起振动也会很快衰减。
(5) 可设计性强
通过改变纤维、基体的种类和相对含量，纤维集合形式及排 布方式等可满足复合材料结构和性能的设计要求。
第十一章 复合材料的力学性能
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20世纪60年代以来，航天、航空、电子、汽车等高技术领 域的迅速发展，对材料性能的要求日益提高，单一的金属、 陶瓷、高分子材料已难以满足迅速增长的性能要求。
为了克服单一材料性能上的局限性，人们越来越多的根据 构件的性能要求和工况条件，选择两种或两种以上化学、 物理性质不同的材料，按一定的方式、比例、分布组合成 复合材料，使其具有单一材料所无法达到的特殊性能或综 合性能。
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材料科学与工程学院
近代的瓷器
醴陵：釉下五彩、红官窑、炻瓷
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近代的瓷器
长沙：中国红瓷
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近代的瓷器
骨瓷：英国、韩国、唐山
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外墙砖：
建筑陶瓷
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地砖：
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碳化硅陶瓷的应用
工业领域
石油工业
使用环境
用
途
主要优点
耐磨
高温、高液 喷嘴、轴承、密封 压、研磨 件、阀片 强酸、强碱
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化学方法：
沉淀法：金属盐溶液与沉淀剂中的OH反应生成 氢氧化物沉淀，分离脱水后可获得纳米级氧化物 陶瓷粉末。分为直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉 淀法，是制备氧化物陶瓷纳米粉末的常用方法。
溶胶－凝胶法：金属有机或无机化合物经过溶液 －溶胶－凝胶过程，再将凝胶干燥后进行煅烧， 获得氧化物或非氧化物超细粉末的方法。按产生 溶胶－凝胶过程的机制，可分为传统胶体型、无 机聚合物型和络合物型
氧化锆陶瓷表壳
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氧化锆陶瓷光纤接头
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陶瓷关节
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碳化硅陶瓷
基本特性
硬度高(Hv=25GPa, HRA=94)，强度好(室温 300~500MPa, 1400℃不下降)，热导率高 (120W/m.K)，抗氧化性好（空气中1600℃）
SiC有多种晶型，低温型为立方相b-SiC，2100℃向 高温型a-SiC转变。SiC没有熔点，2300℃开始升华， 2700℃以上分解为Si蒸气和石墨。SiC是应用最广泛 的非氧化物陶瓷。
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传统陶瓷
是指由硅酸盐矿物原料经细碎、混合、成型、 烧成、彩绘等工序而获得的具有坚硬结构的 硅酸盐制品。 陶瓷：ceramics, 陶：pottery, 炻：stoneware, 瓷：porcelain, china
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传统陶瓷的分类
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高韧性氧化锆陶瓷－陶瓷钢
相变增韧机制：四方相转变单斜相 断裂韧性: 10 – 25 MPa.m1/2
抗弯强度：1000-2500 MPa
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氧化锆拉丝模与研磨环
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氧化锆陶瓷轴承
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陶瓷厨具和办公用品
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电解：金属铝 烧结：氧化铝陶瓷
+H2O
-H2O
湿碱法：
Al2O3· 3H2O+2NaOH→2NaAlO2+4H2O
烧结法：
Al2O3· 3H2O+Na2CO3→2NaAlO2+CO2＋3H2O
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99氧化铝陶瓷制品
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火花塞
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氧化铝陶瓷球阀
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按材质： 陶器：烧成温度900~1200℃，吸水率＞2%
炻器：烧成温度1150~1280 ℃，吸水率0.5~2%
瓷器：烧成温度1250~1400℃，吸水率＜0.5% 按应用：
日用陶瓷：杯、碟、碗、盆、勺、壶……
艺术陶瓷：花瓶、掛盘、瓷板画、陶塑、瓷塑 建筑陶瓷：内墙砖、外墙砖、地板砖、卫生洁具、广场砖 工业陶瓷：电瓷、化工陶瓷 按装饰特征： 有釉、无釉；黑陶、彩陶、青花、釉下彩、釉中彩、釉上彩 釉下五彩、青花玲珑、唐三彩、 Hunan University
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高温自蔓燃法：利用金属与碳或氮反应时的放热来加 热物料，使合成反应自发进行直至完成，主要用于合
成碳化物和氮化物粉末。
化学气相沉积法：气相反应物在高温下进行反应合成 纳米粉末的方法，根据加热方式不同，可分为热CVD、 激光CVD、等离子体CVD。
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成形前原料处理
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新石器时代的陶瓷
约8000年前：河南裴李岗遗址（公元前5935±480年）：中 原地区新石器时代，粗陶，出土陶器有壶
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新石器时代的陶瓷
约7000年前：淅江河姆渡遗址（公元前5005±130年）：出 土陶器有釜、罐、盆、盘钵
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夏商周时期的陶瓷
约4000~3000年前：夏商周时期的陶瓷：彩陶、白陶、釉陶
从固态成型：模压、等静压、热压、热等静压等
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11-4 陶瓷烧结原理及工艺
烧结原理：粉末表面能降低
烧结工艺：常压烧结 热压烧结（气压、等静压） 真空烧结 微波烧结 放电等离子烧结（SPS） 高温自蔓延烧结（SHS）
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11-5 典型陶瓷材料
氧化铝陶瓷 氧化锆陶瓷
原料煅烧：除杂质、晶型转变、晶粒长大
原料研磨：细化晶粒、混合均匀
塑化：增塑、改善成形性能
造粒：手工造粒、加压造粒、喷雾造粒、冻结造粒
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11-3 陶瓷成形原理及工艺
从气态成型：气相沉积（PVD、CVD）
从液态成型：注浆、热压铸、凝胶注模、熔铸、流 延、无模喷墨、喷丝等 可塑态成型：挤压、旋压、拉坯、车坯、注塑、轧 模等
氧化铝陶瓷柱塞与球阀
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氧化铝真空密封件
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氧化铝真空开关管壳
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氧化铝陶瓷金属化
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陶 瓷 基 片
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氧化铝水阀片等耐磨陶瓷
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氧化铝耐磨部件
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氧化铝拉丝塔轮
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纸机用除砂器
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11-1-2 先进陶瓷
先进陶瓷：是伴随现代工业技术的发展而出现的 各种新型陶瓷的总称。先进陶瓷的种类繁多，其 应用领域几乎涉及工业技术的各个方面，尤其对 电子技术、航天航空、通讯技术的进步发挥了重 要作用。先进陶瓷也被称之为“特种陶瓷”、 “工业陶瓷”、“工程陶瓷”、“现代陶瓷”、 “精细陶瓷”、“高技术陶瓷”、“高性能陶瓷” 等
应用：高温结构件、装置瓷、高级耐火材料、基板、 管座、火花塞、真空管壳、陶瓷刀具、磨料磨具、 拉丝模、拉线轮、轴承、挤压模、保温纤维、热电 偶套管等
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原料制备
工业氧化铝粉是以铝矾土为原料，用湿碱法 (拜尔法)和干碱法(烧结法)制备的。
NaAlO2 →Al(OH)3 → g- Al2O3 → a- Al2O3
无机非金属材料：除金属材料和有机高分子材料之外的
一切材料，包括各种无机非金属单质（C，S、Si）、氧化 物（Al2O3、SiO2）、碳化物（SiC、TiC）、氮化物（Si3N4、 BN）、硼化物（TiB2、ZrB2）、硅化物（MoSi2）等。
材料及其制品：粉体、纤维、薄膜、块体。
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水热法：在高温、高压水(或溶剂)中进行有关化学 反应来合成超细粉末的方法，水热反应包括：水热 氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解 和水热结晶
热分解法：将金属盐直接加热分解来制备超细粉的 方法，如果是将金属盐溶液经喷雾后热分解，则称 为喷雾热分解法。
溶剂蒸发法：分冷冻干燥法、喷雾干燥法、喷雾热 分解法和喷雾反应法。
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性能及其应用
硬度高：可制成冷成形工具、整形模、拉丝模、 切削刀具、挤压模、剪刀、高尔夫球棍击球头。 强度高、韧性好：发动机推杆、连杆、轴承、气 缸内衬、活塞帽等，纺织瓷件。 半导体性：高温发热元件，空气中；加热温度可 达2100~2200℃。
敏感特性：氧传感器，高温燃料电池固体电解质 隔膜，钢液测氧探头。
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秦汉时期的陶瓷
秦汉时期：瓦当、汉砖、兵马俑、铅釉陶
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唐宋时期的陶瓷
隋唐时期 ：彩陶、白陶→原始瓷器发展，越窑瓷
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唐宋时期的陶瓷
隋唐时期 ：邢窑瓷
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唐宋时期的陶瓷
隋唐时期 ：唐三彩
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唐宋时期的陶瓷
宋朝：中国瓷器的鼎盛时期：定窑
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先进陶瓷的分类
按特性
结构陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损 及化学性质稳定等特点。
功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊电、磁、热、 光、生物等性能。 陶瓷基复合材料：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷 的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范 围。 按材质 氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化锌
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先进结构陶瓷
高温结构陶瓷：发动机用陶瓷、高级耐火材料、喷嘴、陶瓷 换热器 高硬耐磨陶瓷：陶瓷刀具、磨料磨具、陶瓷密封件、陶瓷轴 承、研磨体 生物结构陶瓷：人工齿、人工骨
陶瓷基复合材料：复相陶瓷、Cf/SiC、C/C
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发动机用陶瓷部件
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11-2 陶瓷原料的制备
物理方法： 机械粉碎法：辊辗磨，高速旋转磨，球磨，介质搅 拌磨，气流粉碎，用此方法很难达到纳米级粒径， 易带入杂质，粒径分布范围宽。 蒸发－冷凝（PVD）法：在真空或低压惰性气体中， 用电阻、等离子体、电子束、激光、高频感应等加 热源，使原料气化或形成等离子体，与惰性气体原 子碰撞而失去能量后，冷凝成纳米级颗粒。