无机非金属专业导论-先进陶瓷材料
先进陶瓷
几个有用的名词：
特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics
高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
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先进陶瓷
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先进陶瓷
与传统陶瓷比较，先进陶瓷的化学组成、显微结构都 有极大的不同，其性能可满足工业和国防中各种特殊的需 要。 几个有用的名词： 特种陶瓷 先进陶瓷 special ceramics advanced ceramics high performance ceramics
精细陶瓷 fine ceramics 高性能陶瓷 新型陶瓷 近代陶瓷 new ceramics modern ceramics
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先进陶瓷
我国的陶瓷一词和英文中的Ceramics一样 具有狭义（陶瓷、瓷器）和广义两重含 意： 广义的陶瓷工业是陶瓷、玻璃、耐火材 料、搪瓷、磨料、水泥等无机非金属材料工 业的泛称。
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先进陶瓷
随着工业的发展，陶瓷制品广泛地应用于 社会各行各业，采用了更多、更复杂的工 业原料。
先进陶瓷的广义的定义为：“用粘土以外的 其他原料，依陶瓷制造的工艺方法制成的 制品”
Evolution of first writing consisting of 3500~2800 B.C. pictographs（象形文字） and “cuneiform（楔 形文字）” symbols inscribed in clay tablets.
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 3300 B.C. Description of Milestone
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
7000-5000 B.C. Widespread use of earthenware for food storage and cooling
Widespread use of plaster-like cementitious 7000~5000 B.C. ceramics for in floor construction and as decorated interior wall coatings.
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先进陶瓷
随着新型材料的发展，陶瓷概念扩展到整个无机非 金属固体材料或无机化合固体材料，除了一般的多 晶烧结体外，还包括单晶、玻璃、薄膜、纤维、粉 体等，其制备方法也不再局限于常规烧结法，因此 是“广义陶瓷”。
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先进陶瓷
国际上对陶瓷的广义的定义与上述定义类似。 W.D.Kingery— 现 代 陶 瓷 工 程 之 父 ， 在 “Introduction to Ceramics”中把陶瓷定义为: “the art and science of making and using solid articles which have as their essentially component, and are composed in large part of, inorganic nonmetallic materials” “制造和应用固体制品的技艺和科学，这种固体制 品主要是由无机非金属材料作为基本组分组成 的”。
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先进陶瓷
这一定义不仅包括陶器、瓷器、耐火材料、建筑 粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等材料，而 且还包括非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、 特种陶瓷、以及各种各样的其他制品。 This definition essentially says that a ceramic is anything that is not an organic material or a metal.
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航天飞机
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航天飞机的机头
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航天飞机的防热瓦
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航天飞机热分布示意图
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“哥伦比亚”号航天飞机爆炸，原因是这架航天飞机左 翼在起飞时遭到从燃料箱上脱落的泡沫绝缘材料撞击 ，结果造成机体表面隔热保护层出现了大面积松动和 破损，形成了可让“热气进入的洞”，在返航途中因 超高温空气入侵而彻底解体。
陶瓷发展的重要阶段 广义的陶瓷包括了陶器、彩色釉器、瓷器、玻 璃、水泥、晶体等的发展 David W. Richerson 在其著作中《Modern Ceramic Engineering》(Taylor & Francis Group, New York, 2006 )给出了广义的陶瓷的 简要发展的里程碑
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics
Time Description of Milestone
1025~750 B.C. Early developments in China of stoneware, which was lighter in color, stronger, and less porous than earthenware High-strength concrete （ 混 凝 土 ） 500~100 B.C. developed by Greeks and Romans and used widely in construction especially by the Romans.
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电容器陶瓷 压电陶瓷 微波陶瓷 功能陶瓷铁电陶瓷 磁性陶瓷 先进陶瓷 敏感陶瓷 高温陶瓷 结构陶瓷 防辐射陶瓷
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氧化铝陶瓷
氮化铝陶瓷
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生
物
陶
瓷
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多孔陶瓷
Early use of earthenware for useful article such as containers.
7000-6000 B.C. Lime mortar(石灰砂浆) used for filling spaces between stones in construction and also for making thick-walled containers.
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先进陶瓷
随着时代的进步，原料或产品中虽然不含硅酸盐 组分，然而用陶瓷工艺方法（Ceramic Process） 生产的制品也称Ceramics。 目前这类材料还在不断发展，新型材料不断出现。 它和金属材料、有机高分子材料并列为当代三大 固体材料。 It suggests three categories of materials: ceramics, organics and metals
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Ceramics——the making of pots, tiles, etc., by shaping pieces of clay and baking them until they are hard;
articles produced in this way.
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先进陶瓷
Ceramics来自希腊字Keramic ，意为“an art of potter”;
4500 B.C.
Ceramics used to line crude kilns（窑炉） to smelt copper from its ores and make possible the Chalcolithic（红铜）, Bronze and Iron Ages.
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time Description of Milestone
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如压电陶瓷、电容器陶瓷、微波陶瓷、 磁性陶瓷、高温陶瓷等 可广泛应用于电子、原子能、宇航、半 导体等工业。
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先进陶瓷
陶瓷的分类
传统陶瓷 陶瓷制品 现代陶瓷
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日用陶瓷 建筑陶瓷 卫生陶瓷 传统陶瓷电器绝缘陶瓷 化工陶瓷 工艺陶瓷
100~50 B.C. Glass blowing invented, making glass items available to others than royalty and aristocrats.
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Key Milestones in the Evolution of Ceramics Time 600-800 A.D. Description of Milestone Evolution of high-quality porcelain（瓷） in China Islamic refinements of the use of white tinbased glazes and lustrous overglazes. “Transfer printing” invented to greatly increased the rate of production of tiles（瓷 砖）.
Potter’s wheel invented, making earthenware pottery available and affordable for just about everyone From early isolated examples of glass to well2500~1600 B.C. established craft. Variety of glaze developed in- cluded lead 1750~1150 B.C. glazes and colored glazes.
保 健 陶 瓷
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建筑卫生陶瓷
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Hale Waihona Puke 耐 高 温 陶 瓷 刀 具
先进无机材料的基本理论
先进无机材料的基本理论无机材料是无机非金属材料的简称。
传统的无机材料:由硅酸盐化合物为主要组分制成的材料,包括日用陶瓷、普通工业用陶瓷、一般玻璃、水泥、耐火材料等。
先进无机材料:由氧化物、氮化物、碳化物、硅化物以至各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。
无机材料的分类分类:从结晶程度上:多晶体的陶瓷、单晶体、无定形体或玻璃体;从形态上:块状材料、纤维材料和薄膜材料;从用途上:不仅深入到人们日常生活和各个工业领域,而且与高技术的发展紧紧地联系在一起。
1.先进陶瓷陶瓷:从传统工艺的含意来说陶瓷是指将粘土一类的物料经过高温处理变成坚硬有用的多晶材料。
现代陶瓷:广泛含义则还包括玻璃、人工晶体、无机涂层和薄膜等。
先进陶瓷:是为有别于传统陶瓷而言的。
先进陶瓷有时也称为精细陶瓷(Fine Ceramics)、新型陶瓷(New Ceramics)、高技术陶瓷(Migh-tech.Ceramics)等。
先进陶瓷从性能上可分为:结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
结构陶瓷:是以力学机械性能为主的一大类陶瓷。
特别适用于高温下应用的则称之为高温结构陶瓷。
功能陶瓷:利用材料的电、磁、光、声、热和力等性能及其耦合反应,如铁电、压电陶瓷、正(或负)温度系数陶瓷(PTC或NTC)、敏感陶瓷、快离子导体陶瓷等等。
④显微结构分析上的进步,使人们更精细的了解陶瓷材料的结构及其组成,从而可控制地做到工艺-显微结构-性能关系的统一,对陶瓷技术起到了指导作用。
⑤陶瓷材料性能的研究使新的性能的不断出现,大大开拓了陶瓷材料的应用范围。
⑥陶瓷材料无损评估技术发展,加强了使用上的可靠性。
⑦相邻学科的发展对陶瓷科学的进步起到了推动的作用。
2.先进陶瓷材料研究的趋势①纳米陶瓷:所谓纳米陶瓷,首先所用原料的粒度是纳米量级的粉体,其次在显微结构中所体现的晶粒、晶界、气孔和缺陷分布也都处在纳米级水平。
纳米陶瓷的出现将引起陶瓷工艺、陶瓷科学、陶瓷材料的性能和应用的变革性发展。
先进陶瓷材料
粉末烧结法制备陶瓷材料
其制备原理为：粉末原料经过成型后，在高 温非液相（主晶相为固态）温度下长时间保 温，通过原子扩散而粘结，从而形成具有一
定密度和强度的制品。
成型方法：模压成型
粉料装入模具内，采用单向或双向加压来压实
成粉胚.单向加压底部的密度最小。双向加压 可以使密度更均匀些，但工件的中部密度仍然 较低。
陶瓷电容器 陶瓷止回阀
利用陶瓷特有的物理性能制造的陶瓷材 料称功能陶瓷。由于它们具有的物理性 能差异往往很大，所以用途很广泛。
新型陶瓷材料的特点
与传统陶瓷材料相比，新型陶瓷材料除原料来源不
同外，还具有以下特点：
1、材料的组成
新型陶瓷材料的组成已超出传统陶瓷材料的以硅酸
盐为主的范围，除氧化物、复合氧化物和含氧酸盐
国外发展现状状
国际上从20世纪60年代开始重视研究先进陶瓷材料， 结构陶瓷略早于功能陶瓷。 60～70年代伴随着陶瓷学研究的新进展，一大批具 有优良性能的结构和功能陶瓷材料被发现和合成。 80年代以陶瓷发动机为背景，各国竞相加大了对陶 瓷材料研究与开发的投入，陶瓷材料已经能够基本
满足各种苛刻条件下（包括陶瓷发动机部件在内）
⑸ 热敏陶瓷 热敏陶瓷是制造热敏电阻的材料，热敏电阻是一种 电阻随温度变化的元件。阻值随温度升高而增加的 称正温度系数热敏电阻 (PTC) ，反之，则称为负温 度系数热敏电阻(NTC)。
正电阻温度系数 负电阻温度系数
⑹ 光电陶瓷 半导体陶瓷受光照射后使导 电率增加的现象称光电导效 应。利用光电导效应检测光
N N
N
Si
N
们不是同素异构体，两者
无机非金属材料——氧化铝陶瓷
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一、材料制备
氧化铝陶瓷制品成型方法常采用的有：干压、 注浆、挤出、等静压（干法、湿法）、注凝、
流延、热压铸、离心注浆等。不同的产品，因
其形状、尺寸、造型复杂与精度各异，需要采
用合理的成型方法。
1、原料来源和制备工艺流程
氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中平均含 量为15.34%,是自然界中仅次于SiO2存量的氧化 物。一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有2大类, 一类是工业氧化铝,另一类是电熔刚玉。 原料配料→研磨加工→制粉（制浆、制泥） →成型（半干压、滚制、等静压、注浆、离心 注浆、热压铸、挤出）干燥→制粉→热压烧结 →烧成→检选（冷加工）→包装入库→出厂
其他方面
航空航天方面应用较多的 是Al2O3基纤维， 它具有 高强度、耐高温、抗氧化、 耐腐蚀等多种性能。 Al2O3可以制备成高温耐 热纤维， 用于航天飞机上 的隔热瓦和柔性隔热材料 等。利用Al2O3纤维还可 以用来增强金属基和陶瓷 基复合材料， 大量用于超 音速喷射飞机中的喷管及 火箭发动机中的垫圈。
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四、发展
1.现状的分析 改革开放以来,我国建筑陶瓷工业获得了飞速的发展,随着我国 加入ＷＴＯ,建筑陶瓷工业又面临着一次空前的发展机遇,同时也 面临着前所未有的挑战。 目前,我国建筑陶瓷企业主要分布在东南沿海一带,如广东的佛 山、福建的晋江、浙江的温州、河北的唐山、山东的淄博和潍坊 等地。企业过分集中于少数地区,这种现状虽然具有有利的一面, 但我们也决不能忽略其不利的一面。第一,这种过于集中的特点会 造成严重的局部重复建设和资源浪费,不利于我国建筑陶瓷工业的 全面、可持续发展;第二,容易造成企业间的恶性竞争,不利于我国 建筑陶瓷工业的健康发展;第三,容易造成产品的局部供大于求,而 过剩部分的产品要外销特别是销往较远的(如东北、西北等)地区, 销售成本无疑会增加;第四,容易造成主要原材料的缺乏,这些原料 长期大量外购,也会增加生产成本。
6无机非金属材料学课件-第三章第四节-陶瓷基本特征
无机非金属材料学
小结
总体来说，陶瓷材料的弹性模量与组成相 的种类和分布、气孔率及温度等的关系密 切，而与材料中各相的晶粒大小及表面状 态的关系不大，结构敏感性较小。
无机非金属材料学
➢ 陶瓷材料的机械强度
材料在外力作用下抵抗其破坏的能力。
无机非金属材料学
➢ 陶瓷的强度
陶瓷材料的强度，特别是用作高温结构材料的强度是材 料力学性能的重要表征。
E = E1V1 + E2V2+ 这里Vi代表各相占据的体积分数。 2）复合材料： 通常有 E > E1V1 + E2V2+ 这里Vi代表各相占据的体积分数。
无机非金属材料学
影响陶瓷材料弹性模量的几个因素
3）材料的组成相及显微结构： 随着气孔率的增加，陶瓷的弹性模量急剧下降。
4）弹性模量的数值与温度关系： 随温度的升高，原子间距增大，相互作用力减小，陶瓷 材料的弹性模量值降低， 但对某些材料也有例外，石英等材料随温度升高，弹性 模量值也随之增加。
αl=(dl/l)(1/dT)
l代表线度
➢如果将线度l换成体积V，就得到体膨胀系数
αV=(dV/VdT)
V代表体积
说明：对于各向异性的材料，需要在三个方向上的热膨胀系数 分量进行描述，如单晶；对于立方晶体和各向同性的材料，则 只需要一个量描述热膨胀系数，并且有：
α=3αl
无机非金属材料学
热膨胀
材料的热膨胀系数可正可负，与原子振动有关，亦即原子间排斥能 的变化大于吸引能时，原子间的平均距离增大，晶体体积增加，热 膨胀系数大于0，反之，热膨胀系数小于0.
无机非金属材料学
热应力
➢热应力是指在加热和冷却过程中，材料的热膨胀和收缩受 阻而产生的一种内应力，其本质是材料内部热膨胀不均匀。
无机非金属材料——陶瓷
无机非金属材料——陶瓷(1)传统陶瓷陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。
从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。
唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。
传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。
此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。
硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。
硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。
黏土的化学组成为Al2O3·2SiO2·2H2O，石英为SiO2，长石为K2O·Al2O3·6SiO2（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。
这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。
硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。
硅酸盐晶体中硅氧四面体［SiO4］是硅酸盐结构的基本单元。
在硅氧四面体中，硅原子以sp3杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si4+和O2-的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。
(2)精细陶瓷精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。
例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。
精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。
无机非金属专业导论 先进陶瓷材料发展动态
11月，普度大学的科学家研究表明，通过植入在相同 方向排列的碳纳米管和细丝，并仿照人工骨中陶瓷晶 体和胶原质纤维的排列方式，即可以提高人工关节的 性能。
美国发展概况
在2005年1月10-12日举行的医疗器械的设计与制造会 议上，美国Biophan技术公司展示了用于医疗和生命 科学中的陶瓷发动机。
2005年5月，美国Rensselaer工学院的研究人员利用陶 瓷模板产生分又的纳米线和纳米管。
美国加州伯克利大学化学系研究人员与美国劳伦斯国 家实验室的科学家合作，利用外延镀膜新技术，首次 成功地合成了具有单晶结构的氮化镓(GaN)纳米管， 这种新技术也可以应用于合成其他材料的单晶纳米管。
2005年4月，日本东北大学多元科学技术研究所与宇部 兴产公司共同研发出下一代耐热结构材料，具有在 1500℃高温下也能承受1400MPa压力的特点，作为汽 车和飞机等的耐热零部件，将有广阔的使用前景。日 本研制出一种够经受1700℃以上的高温复合材料，其 是氧化铝粉末经熔化、冷却、再铝化后制成，它强度 大，加工性能好，在高温下不会变质。
先进陶瓷
我国“十五”科技规划中与先进陶瓷有关的发展领域 有：超细粉末的制备技术，批量和工业生产装备的研 究；高性能陶瓷的特殊成型、烧结、精密加工、涂层、 纤维增强复合技术和工艺装备的研究；脆性材料的评 价技术、无损检测、破坏准则及烧结、复合机理；高 温工程陶瓷如燃气轮机、高温封阀轴承、风机、炼钢 机械部件等研制；光学功能(如透光、偏光、集光、 荧光等)陶瓷和光电、光磁、非线性光学陶瓷的研制； 敏感陶瓷与电子陶瓷、各种气敏、光敏、声敏、压敏 等敏感元件、高热导、高绝缘基板及磁性材料等的研 制；化学功能陶瓷(耐腐蚀、催化剂及其载体、燃料 电池、离子交换剂等)研制；生物功能陶瓷(如具有生 物活性和亲和性的人工骨、牙齿、心瓣膜)研制等。
无机非金属材料导论3章陶瓷
传统陶瓷
品种 水泥等胶凝材料 陶瓷 耐火材料 玻璃 搪瓷 铸石 研磨材料 多孔材料 碳素材料 非金属矿
品种示例 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 硅酸盐 钢片、铸铁、铝和铜胎等 辉绿岩、玄武岩、铸石等 氧化锆、氧化铝、碳化硅等 硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 石墨、焦炭和各种碳素制品等 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石 等
新型陶瓷
品种 绝缘材料
铁电和压电材料 磁性材料
导体陶瓷 半导体陶瓷
光学材料
高温结构陶瓷 超硬材料 人工晶体 生物陶瓷 无机复合材料
品种示例
氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃 和微晶玻璃等
钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录 和磁泡材料等 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等
钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金 属元素氧化物系材料等 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石 英系或多组分玻璃的光导纤维等 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物
碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等
长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等
4. 钡长石的熔点更高，其熔融稳定范围不宽，普通陶瓷产品不采 用它。
（三）长石在陶瓷生产中的作用
长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物 （K2O，Na2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷 和降低烧成温度。
熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。
是粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的粘土称为高岭土。
无机非金属材料工学陶瓷
以 Fe2O3计算赤铁矿（Fe2O3），多为黏土带入。
2
以TiO2计算金红石（TiO2），多为黏土带入。
3
剩余的SiO2为石英。
4
二、示性矿物的计算
三、根据矿物组成计算配方
主要是要考虑黏土中的长石、石英。计算黏土含量时应扣除其中的长石、石英，而计算长石、石英时应考虑黏土已经存在的量。
四、由化学组成计算配方
收缩性， 干燥收缩和焙烧收缩；
烧结温度与烧结范围
四、粘土的工艺性质
五、陶瓷中粘土的作用
粘土在陶瓷中起粘结作用。
第二节 石英
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PART.04
性质：以SiO2为主，其他杂质很少。
02
种类：脉石英、石英砂岩、石英岩（变质）、石英砂；
01
一、种类和性质
二、石英的相变
加快干燥；
原料的预处理和精选；（石英预烧、清洗等，注意：书P245，β-石英是错误的）
原料的粉碎；
泥浆的筛分、除铁、搅拌；
三、工艺要点
泥浆的脱水；
陈腐，即将泥料在一定温度、湿度的环境下储存一定时间，使泥料中的水分分布更加均匀，黏土颗粒充分水化和产生离子交换，细菌使有机物分解为腐殖酸，从而提高泥料的可塑性；
3
二、示性矿物的计算
二、示性矿物的计算
以Al2O3的含量总量减去长石中的Al2O3的含量，剩余的Al2O3计算高岭石（Kao：Al2O3·2 SiO2·2H2O）或蒙脱石（Mt：CaO·Al2O3·4 SiO2·nH2O）伊利石（I：K2O·3Al2O3·6 SiO2·2H2O）。
以MgO计算菱镁矿（MgCO3）或滑石（3MgO·4 SiO2· H2O）。
第九章 先进陶瓷材料
自蔓延高温合成的优点
自蔓延高温合成方法的主要优点有：①节省时 间，能源利用充分；②设备、工艺简单，便于 从实验室到工厂的扩大生产；③产品纯度高、 产量高等，张宝林等人详细研究了硅粉在高压 氮气中自蔓延燃烧合成Si3N4粉。认为：①在 适当条件下，硅粉在100—200s内的自蔓延燃 烧过程中可以完全氮化，产物含氮量达39％ (质量分数)以上，氧含量为0.33％(质量分数)， 生成β -Si3N4相；②在硅粉的自蔓延燃烧反应 中，必须加入适量的Si3N4晶种；③硅粉SHS 燃烧波的传布速度随氮气压力升高、反正物填 装密度减小而增大，但与反应物组成无关。文 献提
－Si3N4的碳热还原合成
此外，还有用此法生产β́-Sialon粉体的报导， 以天然高岭土为原料制备β́-Sialon粉体的反 应设备简单，成本低，过程易控制，其本质是 利用强还原剂在高温下将高岭土还原，打开 Si—O键，并在氮气氛中进行氮化。
粉体涂碳法
(2)粉体涂碳法 粉体涂碳法首先是由 Glatmaier and Koc提出的。由涂碳SiO2通 过碳热还原和氮化方法制备Si3N4粉，如用 Si3N4粉作为种子添加到涂碳前驱体中将大大 加速氮化反应。丙烯(C3H6)作为涂层气体，所 得颗粒尺寸小0.3-0.7μ m，比表面积4.5m2·g1，氧的质量分数为1.2％。
例如 Mg(OH)2脱水反应
例如，Mg(OH)2的脱水反应，按反应方程式(16-2)生成MgO粉 体，是吸热型的分解反应。
热分解的温度和时间，对粉体的晶粒生长和烧结性有 很大影响，气氛和杂质的影响也是很大的。为获得超 微粉体(比表面积大)，希望在低温和短时间内进行热 分解。方法之一是采用金属化合物的溶液或悬浮液喷 雾热分解方法。为防止热分解过程中核生成和成长时 晶粒的固结需使用各种方法予以克服。例如，在针状 γ -Fe2O3超微粉体制备时，为防止针状粉体间的固结 添加SiO2。
无机非金属材料导论复习
第三章陶瓷1 陶瓷是由粉状原料成型后在高温下作用硬化而成的制品，是多晶、多相的聚集体。
2 分为传统陶瓷和新型陶瓷。
新型陶瓷根据功能分类包括：1力学功能陶瓷（叶片、转子）2热功能陶瓷（高温用坩埚、导弹）3电子功能陶瓷（大容量电容器、红外检测元件）4磁功能陶瓷（记忆运算元件、磁蕊）5光功能陶瓷（窗口材料、胃照相机）6化学功能陶瓷（传感器、催化剂）7放射性功能陶瓷（核燃料、减速剂）8吸声功能陶瓷（吸声板）9生物功能陶瓷（人造骨、生物陶瓷）。
3 陶瓷的制备工艺： 1原料的制备（天然原料，合成原料）；2胚料的成形和干燥（可塑成形，注浆成形，压制成形）；3烧结或烧成。
烧结方法：粉末在室温下加压成形后再进行烧结的传统方法、热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结等。
自蔓延高温合成法：利用金属与硅、硼、碳、氮等相互作用的强烈放热效应，不采取外部加热源，而利用元素内部潜在的化学能将原始粉末在几秒到几十秒的极短时间内转化成化合物或致密烧结体。
优点：不需要高温炉，过程简单，几乎不消耗电能，制得的产品纯净，能获得复杂相和亚稳相。
缺点：不易获得高密度材料，不易严格控制制品的性能，易燃，有毒。
4 陶瓷的典型组织结构：晶相，玻璃相，气相。
晶相是陶瓷的主要组成成分，数量较大，对性能影响较大。
它的结构、数量、形态和分布，决定了陶瓷的主要特点和应用。
玻璃相作用(1)将晶相颗粒粘结起来，填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度；（2）降低烧成温度，加速烧成过程；（3）阻止晶体转变，抑制晶体长大；（4）获得一定程度的玻璃特性，如透光性及光泽等。
玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐火性等是不利的，因此不能成为陶瓷的主导组成成分，一般含量为20%-40%.气相是指陶瓷组织内部残留下来未排除的气体，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。