材料导论第五章陶瓷成型
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材料概论(周达飞)(二版) 第5-1章
○○ ○ ○
○
○○ ○ ◎
兼隔热, 吸热钢化玻璃 ○ ○ ○ ◎ 有色,安全 吸热夹层玻璃 ○ ○ ○ ◎
○○ ○ ○
○
○◎
隔热， 普通中空玻璃 ○ ○
◎ ◎○
不结露 吸热中空玻璃 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○
有色， 不透明
彩色釉面玻璃
○○ ○ ○
注：○代表具有某种性能；◎代表某些性能较好。
5.2 陶瓷的生产
不同产品de化学成分差异很大。
表51 几种常见玻璃的主要化学组成（wt％）
成分 种类
Sa2O +K2O
平板玻璃 71~73 0.5~2.5 6~10 1.5~4.5
14~16
瓶罐玻璃 70~75 1~5 5.5~9 0.2~2.5
13.5~17
高硼硅仪器 79~85 1.9~2.5 0.1~0.6
第三章 材料的制备方法
❖G液澄清阶段：G液继续加热T，→气泡大量 —去除可见气泡，但还有条纹，T也不均匀。钠钙 硅G一般在14001500℃结束。
❖G液的均化阶段：G液长时间处于高温下，化学组成 →一致，即通过G液的扩散、对流和搅拌作用消除条纹 和热不均匀性。均化可＜T澄清完成，此时太小，不适
合成型要求。
理的、化学的、物理化学的现象 和反应，使各原料的机械混合物
❖玻璃液冷却 →复杂的熔融物即G液。
B.玻璃熔窑的构造
第三章 材料的制备方法
❖硅酸盐形成阶段：很大程度是在固态下进行，各种原料在 8001000℃下反应生成烧结状态的硅酸盐及熔融物， 其中含大量石英砂粒、气泡和条纹。
❖G形成阶段：烧结物连续加热时即开始熔融。普通G 在12001250℃完成。易熔的低共熔混合物先熔化， 同时发生硅酸盐和剩余石英砂粒的互溶。此阶段结束 时，石英砂颗粒已完全熔化，烧结物→含大量可见气 泡和条纹、在T和化学成分上不够均匀的透明G液。 与硅酸盐形成阶段间无明显界限，实际熔制时，前者 尚未结束，后者已开始。
《材料成型陶瓷成型》课件
陶瓷成型技术的发展前景
智能化制造
随着工业4.0和智能制造的发展，陶瓷成型将向自动化、智能 化方向发展，实现高效、高精度、低成本的制造。
可持续发展
未来陶瓷成型技术将更加注重环保和可持续发展，减少生产 过程中的环境污染和资源消耗，实现绿色制造。
THANKS
感谢观看
干燥设备
用于将成型后的坯体 进行干燥处理的设备 ，如干燥箱、烘房等 。
烧成设备
用于将干燥后的坯体 进行高温烧成的设备 ，如窑炉等。
04
陶瓷成型材料的选择与处理
陶瓷原料的选择与处理
原料种类
根据制品性能要求，选择合适的陶瓷原料，如高岭土、瓷石等。
原料纯度
确保原料纯度高，减少杂质含量，以获得高质量的陶瓷制品。
1 2
模具准备
根据制品形状和尺寸，准备合适的模具来自并进行 预处理。配料准备
按照配方比例，将原料和添加剂进行混合。
3
搅拌与炼泥
将混合料搅拌均匀，并进行炼泥，以提高可塑性 。
05
陶瓷成型的缺陷与控制
陶瓷成型中的常见缺陷
开裂
陶瓷制品表面或内部的裂纹，影响其完整性 和强度。
气泡
制品内部或表面的气孔，可能导致强度下降 。
成型
将浆料倒入模具中，通过外力 作用使其成型。
烧成
将干燥后的坯体放入窑炉中进 行高温烧成，使其完全硬化和 烧结。
陶瓷成型的设备与工具
配料设备
用于将原料按照一定 比例混合的设备，如 搅拌机、球磨机等。
制备浆料设备
用于将原料制备成浆 料的设备，如搅拌器 、砂磨机等。
成型设备
用于将浆料成型为坯 体的设备，如注浆机 、压机等。
材料成型可分为铸造、锻造、焊接、 粉末冶金等工艺。
单元五陶瓷坯体成型
粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序和阳离子交换的 顺序是相同的。 H+＞Al3+ ＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+- ＞Na+＞Li+ 可塑性 阴离子交换能力比较小，对可塑性的影响不大。
（3）固相颗粒大小和形状的影响 坯料的可塑性和粘土颗粒大 小的关系可归纳为，颗粒越粗，呈现最大塑性时所需的水分越少， 最大可塑性也越低；颗粒越细，比表面越大，每个颗粒表面形成水 膜所需的水分也就越多，并且由细颗粒堆积而形成的毛细管半径小， 产生的毛细管力大，所以可塑性也高。 （4）分散介质的影响 陶瓷坯料中最常用的分散介质是水。坯 料中水分适当时才能呈现最大的可塑性。一般来说，包围各个粒子 的水膜厚度为0.2微米时，坯料会呈现最大的可塑性。
（2）增塑剂 用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒，在颗粒之 间形成液态间层，提高坯料的可塑性。常用的为甘油、酞酸二丁酯、 乙基草酸、己酸三甘醇等。 （3）溶剂 能溶解有机粘合剂、粘结剂及增塑剂，分子结构和 它们相似或有相同的官能团。常用的溶剂为水、无水酒精、丙酮、 甲苯、醋酸乙脂等。 选择有机塑化剂（主要是粘合剂）时应能满足以下要求： ① 具有极性，能良好地湿润和吸附在坯料颗粒表面上； ② 希望粘合性能和表面张力大些，以便成型和保证坯体强度； ③ 和坯料颗粒不会发生化学反应； ④ 挥发温度范围宽些，灰分少些。
（2）滚压成型工艺参数控制 a.对泥料的要求 要求泥料含水量要少，屈服值要高，延伸变 形量要大一些。 此外，滚压成型泥料的含水量还与产品的形状大 小有关。一般滚压成型泥料含水量在19%～26%不等。 b.滚压过程的控制 滚压成型时间很短，从滚头开始压泥到脱 离坯体，总共才几秒钟至十几秒钟，而泥料实际受压时仅有2～4S。 可将滚压过程分为三个阶段： 第一阶段为下压阶段，滚头开始接触泥料，此时动作要轻，压 泥速度要适当。 第二阶段为压延阶段：此时泥料被压至要求厚度，坯体表面开 始赶光，余泥继续排出，这时滚压头的动作要重而平稳，受压2～ 4S； 第三阶段为抬头阶段：此时滚压头抬离坯体，要求缓慢减轻泥 料所受的压力。如滚压头离坯面太快，易产生“抬头缕”。
陕西科技大学材料学院《陶瓷工艺学》课件第五章 成型与模具
9
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
17
5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
5
1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
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5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
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1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
陶瓷材料成型
陶瓷材料成型
2.2加压速度对坯体质量有较大影响 开始加压时，压力应小些，以利于空气 排出，然后短时间释放此压力。 当用高压使颗粒紧密靠拢后，应该缓慢 加压。 坯体较厚，粉料较细，流动性较差时， 宜减慢加压速度，延长保压时间。 多次加压可以提高压力的均匀性
陶瓷材料成型
成型模具
金属模具，橡胶质模面。 橡胶质模面的优点是橡胶具有弹性，可 以避免对已成型坯体的损伤。
随着压制过程的进行，粉料的致密过程可分为三个 阶段：
第一阶段 粉料受到压力后，颗粒之间发生相对位 移， 颗粒相互靠拢，假颗粒破裂，坯体致密度迅速增加。 第二阶段 压力继续增加，颗粒位移量减少，此阶段致密度 变化较小。 第三阶段 压力超过某一值后颗粒间发生弹性变形和脆性破 裂，坯体密度迅速增大。
陶瓷材料成型
干压成型 2、压制成型 半干压成型
将含有一定水分或添加剂的粉料填充到模型中，施加压 力，使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体
3、可塑成型
陶瓷材料成型
压制成型的特点
生产过程简单，坯体收缩小，致密度高， 产品尺寸精确，对粉料的可塑性要求不高。
缺点： 对形状复化过程
产生原因：
颗粒移动时，颗粒与颗粒之间以及颗粒与模壁 之间产生摩擦力，摩擦力的不均匀分布导致坯体 中压力分布不均匀。
陶瓷材料成型
影响坯体致密度的因素
一、成型压力 施加于粉料上的压力主要消耗在克服粉料的阻 力以及克服颗粒对模壁的摩擦力，所以成型压力 的确定要依据粉料的组成和性质以及坯体的大小 和形状。 二、加压方式 2.1 加压有单面加压、双面同时加压、双面先后 加压和六面加压等几种方式。在墙地砖生产中应 用前三种方式。
坯体强度的变化
在坯体压制过程中坯体强度与压制力呈现规 律变化。压制力较小会使坯体强度不够，压制力 过大会造成动力浪费。
陶瓷成型技术 ppt课件
▪ 生产单层电容器和多层陶瓷 基片的支柱技术，也是生产 电子元器件的必要技术。
▪ 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。
▪ 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂）
溶剂 粘结剂
一次球磨 二次球磨
▪ 粉料成型 粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
➢ 产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转 体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。
➢ 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。
工艺流程
▪ 单体AM：丙烯酰胺 ▪ 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 ▪ 分散剂：小、大分子电解质非电解质 ▪ 引发剂：过硫酸铵 ▪ 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
▪ 初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
▪ 高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
凝胶铸模成型工艺特点
▪ 成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ；
▪ 有机物含量少，排胶较易； ▪ 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧
成后的加工； ▪ 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般
大于50vol%； ▪ 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均
匀，缺陷少，保证烧结后材料Байду номын сангаас高可靠性。
➢ 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。
▪ 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。
▪ 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂）
溶剂 粘结剂
一次球磨 二次球磨
▪ 粉料成型 粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
➢ 产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转 体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。
➢ 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。
工艺流程
▪ 单体AM：丙烯酰胺 ▪ 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 ▪ 分散剂：小、大分子电解质非电解质 ▪ 引发剂：过硫酸铵 ▪ 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
▪ 初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
▪ 高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
凝胶铸模成型工艺特点
▪ 成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ；
▪ 有机物含量少，排胶较易； ▪ 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧
成后的加工； ▪ 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般
大于50vol%； ▪ 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均
匀，缺陷少，保证烧结后材料Байду номын сангаас高可靠性。
➢ 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。
陶瓷成型原理
陶瓷成型原理
陶瓷成型原理主要包括以下几个方面：
1. 材料准备：首先需要选取合适的陶瓷材料，通常是通过将粉末状的原料混合、研磨和筛分等工艺处理得到。
材料的选择考虑方面包括了陶瓷的成分、颗粒大小和分布、粉末的流动性等。
2. 成型方法：常见的陶瓷成型方法有压制成型、注塑成型和挤出成型等。
通过施加外力，将材料填充到模具或者模具的一部分内，使其呈现出所需的形状。
压制成型是一种常用的方法，通过在模具内施加压力，使陶瓷材料紧密地填充到模具的每一个角落。
3. 烧结过程：成型后的陶瓷制品需要经过烧结过程才能得到良好的力学性能和结构稳定性。
烧结是通过在高温下将陶瓷材料加热，使其发生颗粒间结合，同时排出空气和水分。
烧结温度和时间的选择影响着最终陶瓷制品的密度、强度和晶体结构等性能。
4. 补充工艺处理：有些陶瓷产品在成型和烧结过程之后，还需要经过其他工艺处理，如抛光、涂装和装饰等。
这些工艺可以使陶瓷制品获得更好的外观和性能，并提升其附加值。
总的来说，陶瓷成型原理是通过选择合适的材料、采用适当的成型方法以及经过烧结等工艺处理，最终获得具有所需形状和性能的陶瓷制品。
陶瓷工艺学课件-2成型讲义教材
• 坯体致密度和强度高：滚头与坯泥的接触面积 较大，压力也较大，受压时间较长；
• 成型质量好：靠滚头与坯体相滚动而使坯体表 面光滑，坯体强度大，不易变形，表面品质好 ，规整度一致；
• 生产效率高，易与上下工序组成联动生产线； • 应用：日用陶瓷及小件的工业陶瓷。
2021/4/15
可塑成型方法——旋压成型
第5章 成 型
➢ 对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料 发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为 成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方法。
➢ 成型工序应当满足下列要求：
①成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和 尺寸；以产品图纸和产品样品为依据时，生坯尺寸是根据 坯料的收缩率放尺计算后的尺寸。
• 石膏模、型刀； • 粘土质坯料，塑性好，
成型水分均匀，一般为 21%～26%； • 设备简单，操作要求高 ，坯体质量不如滚压。
2021/4/15
旋压成型示意图
可塑成型方法——车坯成型
适用于外形复杂的圆柱状产品，如圆柱 形的套管、棒形支柱和棒形悬式绝缘子的成 型。根据坯泥加工时装置的方式不同，车坯 成型分为立车和横车。根据所用泥料的含水 率不同，又分为干车和湿车。
2021/4/15
拉坯成型示例
把扶正的粘土用双手的中
双手扶住泥块，右手
指指起适当大小的一块。
拇指从顶部中心点压下。
2021/4/15
拉坯成型示例
左手辅助，右手拇指从 底部中心外扩，井平整底部 。
2021/4/15
左手在内，右手在外 ，左手中指与右手拇指相对 ，从底部向上缓缓提起，保 持匀速，将坯体拉高。
通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体 。陶管、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、 断面和中孔一致的产品，均可采用挤压成型 。
• 成型质量好：靠滚头与坯体相滚动而使坯体表 面光滑，坯体强度大，不易变形，表面品质好 ，规整度一致；
• 生产效率高，易与上下工序组成联动生产线； • 应用：日用陶瓷及小件的工业陶瓷。
2021/4/15
可塑成型方法——旋压成型
第5章 成 型
➢ 对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料 发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为 成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方法。
➢ 成型工序应当满足下列要求：
①成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和 尺寸；以产品图纸和产品样品为依据时，生坯尺寸是根据 坯料的收缩率放尺计算后的尺寸。
• 石膏模、型刀； • 粘土质坯料，塑性好，
成型水分均匀，一般为 21%～26%； • 设备简单，操作要求高 ，坯体质量不如滚压。
2021/4/15
旋压成型示意图
可塑成型方法——车坯成型
适用于外形复杂的圆柱状产品，如圆柱 形的套管、棒形支柱和棒形悬式绝缘子的成 型。根据坯泥加工时装置的方式不同，车坯 成型分为立车和横车。根据所用泥料的含水 率不同，又分为干车和湿车。
2021/4/15
拉坯成型示例
把扶正的粘土用双手的中
双手扶住泥块，右手
指指起适当大小的一块。
拇指从顶部中心点压下。
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拉坯成型示例
左手辅助，右手拇指从 底部中心外扩，井平整底部 。
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左手在内，右手在外 ，左手中指与右手拇指相对 ，从底部向上缓缓提起，保 持匀速，将坯体拉高。
通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体 。陶管、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、 断面和中孔一致的产品，均可采用挤压成型 。
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1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹 的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承， 人造宝石；
可编辑ppt
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3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶 保护套等； 5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
可编辑ppt
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氧化锆陶瓷
➢ 晶体结构
m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
可编辑ppt
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➢ 性能与应用
1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高 温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、 喷嘴、阀心、密封器件等： 2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、 剪刀、高尔夫球棍头等。 3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料 电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
可编辑ppt
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压电陶瓷
铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛 酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。
压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。 如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件 等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为 机械能的元件称为换能器。
可编辑ppt
2
按原料分类
普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
可编辑ppt
3
氧化铝陶瓷
Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。
➢ 晶体结构
氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种：
陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温 强度、体密度、孔隙率等。
➢ 分类 酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）
碱性耐火材料（如MgO、CaO等）
可编辑ppt
15
第四节 玻 璃
玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，
称为玻璃态物质。
主 要 反应 原 料 条件 玻璃窑中发生的主要反应
强度大，滤光
外灯，光导纤维，压电晶体
等
透光性能好，有折光 和色散性
眼镜片，照相机，显微镜， 望远镜用凸凹透镜等光学仪 器
耐腐蚀，不怕烧，不 太空飞行员的衣服，玻璃钢 导电，不吸水，隔热， 等 吸声，防蛀虫
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻，抗震可裂编辑ppt 汽车，火车窗玻璃等 17
第五章 陶瓷材料（一）
第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃
可编辑ppt
1
第一节 结构陶瓷
陶瓷的分类
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
可编辑ppt
18
石英玻璃
可编辑ppt
19
玻璃纤维
可编辑ppt
20
第五章 陶瓷的成形原理及工艺（二）
第一节 混合料的制备 第二节 陶瓷的成形方法
可编辑ppt
12
氧化锆固体电解质陶瓷
ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散 的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主 要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。
生物陶瓷
氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相 容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体 中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。
可编辑ppt
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半导体陶瓷
导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要 有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘 干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻 风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。
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第三节 陶瓷耐火材料
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第二节 功能陶瓷
铁电陶瓷
有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用 下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发 极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁
电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸 铝等。
铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于
制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。
α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定，
在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定
性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
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4
➢ 制备方法：
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结
➢ 性能与应 用：
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9
氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨 性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学 稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶 液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝 缘性能。 用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电 偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。
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8
碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持 在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐 辐射性。 制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
成分
纯碱
石灰石
Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2
高温
石英
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
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几种玻璃的特性和用途
种类
普通玻玻璃
特性
用途
再高温下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
膨胀系数小，耐酸碱， 化学仪器，高压水银灯，紫
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5
3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶 保护套等； 5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
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6
氧化锆陶瓷
➢ 晶体结构
m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
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➢ 性能与应用
1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高 温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、 喷嘴、阀心、密封器件等： 2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、 剪刀、高尔夫球棍头等。 3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料 电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
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压电陶瓷
铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛 酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。
压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。 如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件 等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为 机械能的元件称为换能器。
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2
按原料分类
普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
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3
氧化铝陶瓷
Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。
➢ 晶体结构
氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种：
陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温 强度、体密度、孔隙率等。
➢ 分类 酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）
碱性耐火材料（如MgO、CaO等）
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15
第四节 玻 璃
玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，
称为玻璃态物质。
主 要 反应 原 料 条件 玻璃窑中发生的主要反应
强度大，滤光
外灯，光导纤维，压电晶体
等
透光性能好，有折光 和色散性
眼镜片，照相机，显微镜， 望远镜用凸凹透镜等光学仪 器
耐腐蚀，不怕烧，不 太空飞行员的衣服，玻璃钢 导电，不吸水，隔热， 等 吸声，防蛀虫
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻，抗震可裂编辑ppt 汽车，火车窗玻璃等 17
第五章 陶瓷材料（一）
第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃
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第一节 结构陶瓷
陶瓷的分类
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
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石英玻璃
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19
玻璃纤维
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20
第五章 陶瓷的成形原理及工艺（二）
第一节 混合料的制备 第二节 陶瓷的成形方法
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氧化锆固体电解质陶瓷
ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散 的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主 要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。
生物陶瓷
氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相 容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体 中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。
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半导体陶瓷
导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要 有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘 干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻 风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。
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第三节 陶瓷耐火材料
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第二节 功能陶瓷
铁电陶瓷
有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用 下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发 极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁
电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸 铝等。
铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于
制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。
α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定，
在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定
性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
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➢ 制备方法：
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结
➢ 性能与应 用：
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氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨 性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学 稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶 液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝 缘性能。 用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电 偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。
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碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持 在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐 辐射性。 制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
成分
纯碱
石灰石
Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2
高温
石英
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
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几种玻璃的特性和用途
种类
普通玻玻璃
特性
用途
再高温下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
膨胀系数小，耐酸碱， 化学仪器，高压水银灯，紫