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《陶瓷材料基础》PPT课件

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陶瓷材料教学课件陶瓷材料简介

陶瓷材料教学课件陶瓷材料简介

功能性涂层
包括超疏水、超亲水、超疏油、 红外线抗反射、坑槽或纳米纹 路等。
陶瓷材料的制备
原料选择
不同的陶瓷材料需要选择不 同的原料。
制备方法
常用方法包括手工成型、注 塑成型、挤出成型等。
烧结过程
通过烧结过程生成高强度、 高纯度、高密度的陶瓷材料。
陶瓷材料的应用
1
日常生活
餐具、装饰品、卫生洁具等。
工业领域
2
高温陶瓷、电子陶瓷、特种陶瓷等。
3
军事领域
高温陶瓷、防弹陶瓷、硬质合金陶瓷等。
重要性和前景展望
陶瓷材料在生活和工业中扮 演重要角色，其未来的发展 将更加多样化。
陶瓷材料的优缺点
1 优点
高强度、耐腐蚀、耐高温、模具精度高、不易变形。
2 缺点
脆性大、重量大、质量不易保证、加工难度大。
陶瓷材料的前沿研究
材料半导体化
通过掺杂改变材料结构，实现 对电子性能的调控。
化学气相沉积
使用化学气相沉积技术催化片 或多层纳米管的生长。
陶瓷材料的评价
性能指标
包括韧性、硬度、抗腐蚀、导电 性、导热性等。
标准评价
控制质量的方法包括成品检查、 工厂检查、定期检查等。
提高性能
通过陶瓷材料科研来提高性能， 如：改变烧结工艺，控制材料结 构。
总结
定义和分类回顾
陶瓷材料可以分为陶土器、 瓷器和玻璃器皿三类。
重点内容
涵盖了陶瓷材料的制备、应 用和评价以及未来发展趋势。
陶瓷材料教学课件PPT 陶 瓷材料简介
本课程将带您了解陶瓷材料的定义、分类、制备、应用、评价以及未来发展 前景。
陶瓷材料的定义和分类
陶土器
采用陶土作为原料石英、长石、高岭土等为原料 的陶瓷，具有高强度、高温度、 高耐磨损性及优雅的外观。

《陶瓷材料》课件

《陶瓷材料》课件
《陶瓷材料》PPT课件
欢迎来到本课件《陶瓷材料》。在这篇课件中，我们将深入探讨陶瓷材料的 种类、制备方法、性能以及应用领域。让我们一起开始吧！
简介
什么是陶瓷材料？
陶瓷材料是通过高温烧结制 备而成的一类无机非金属材 料，具有优异的耐高温、耐 腐蚀和绝缘等特点。
常见陶瓷材料有哪些？
常见陶瓷材料包括陶器、瓷 器、磁器等，它们在生活中 扮演着重要的角色。
密度和孔隙率 热膨胀系数 热导率
化学性能
耐腐蚀性能 化学稳定性
机械性能
强度和韧性 硬度
陶瓷的应用领域
• 电子器件 • 航空航天 • 光学仪器 • 器皿与餐具 • 建筑陶瓷
结语
1 陶瓷材料的优缺点
2 未来发展趋势
陶瓷材料具有优异的耐热、 耐腐蚀和机械性能，但也 存在着脆性和加ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ难度大 等缺点。
陶瓷材料在新能源、先进 制造等领域的应用前景广 阔，将持续发展并不断创 新。
3 完。
陶瓷材料的特点和应用 领域
陶瓷材料具有高硬度、良好 的耐磨性和机械性能，被广 泛应用于电子、航空航天、 建筑和医疗等领域。
陶瓷的分类
氧化物陶瓷
非氧化物陶瓷
晶体陶瓷
• 根据化学成分分类： • 根据结构分类：
硬质合金
玻璃
陶瓷的制备方法
• 干法 • 液相法 • 气相法 • 溶胶-凝胶法
陶瓷的性能
物理性能

陶瓷材料介绍课件

陶瓷材料介绍课件

原料加工
将基础原料进行破碎、粉 碎、筛选等加工，制备成 适合成型工艺的细粉料。
成型工 艺
塑形
将细粉料混合一定量的水、 粘土等添加剂，制成具有 一定形状和强度的坯体。
干燥
将坯体放入干燥室内进行 干燥，去除水分，提高坯 体强度。
修整
对干燥后的坯体进行修整， 去除毛刺、裂纹等缺陷。
烧成工艺
装窑
将干燥修整后的坯体放入窑炉中 进行烧成。
氧化锆陶瓷是一种以氧化锆（ZrO2）为主 要成分的陶瓷材料。它具有高硬度、高韧性 和优异的耐磨性、耐腐蚀性，可在极端环境 下保持稳定的性能。氧化锆陶瓷广泛应用于 航空航天、石油化工、汽车等领域，作为密
封件、轴承、切削工具等产品的制造材料。
优势
陶瓷材料的优势在于其优良的绝缘性能、耐磨性能、耐高温性能以及生物相容 性等，使其在电子、通讯、航空航天、生物医疗等领域得到广泛应用。
02
陶瓷材料的生
原料制 备
01
02
03
原料选择
根据陶瓷产品的性能要求， 选择合适的天然矿物或工 业原料作为基础原料。
配料计算
根据产品配方进行原料配 比，确保原料成分符合要 求。
低毒性和无致敏性
陶瓷材料在正常使用过程中释放的物质对生物体无毒性和致敏性， 因此对生物体安全无害。
04
陶瓷材料的未来展与 挑
新料研 发
高温陶瓷
随着工业技术的发展，对能在高温环境下保持优良性能的陶 瓷材料的需求越来越大。新材料研发将致力于提高陶瓷的耐 热性、抗氧化性和抗蠕变性，以满足各种高温应用的需求。
陶瓷材料介
• 陶瓷材料概述 • 陶瓷材料的生产工艺 • 陶瓷材料的性能与应用 • 陶瓷材料的未来发展与挑战 • 案例分析：几种典型陶瓷材料介

陶瓷材料设计基础

陶瓷材料设计基础

系数小、脆性大、无延展陶瓷材料的相组成
晶体相 陶瓷材料最主要的组成相其结构、形 态、
数量及分布决定了陶瓷材料的特性。 主晶相－氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐）、氧化物MgO、
Al2O3）、非氧化物（SiC、Si3N4）
陶瓷材料的结构
•陶瓷材料的相组成
玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组 成部分，其结构类似于玻璃。 积极作用：填充晶体之间的空隙，提高材料的致 密度；降低烧成温度；阻止晶型转变、抑止晶 粒长大。
墙地砖的选择： 一看： 瓷砖的坯体颜色是否纯正，主要观察瓷砖的背面颜色是否 均匀、一致。观察产品有无缺袖、斑点、裂纹、轴泡、波 纹等明显质量缺陷。进行色差的辨别：要对所有包装的产 品抽样对比，观察色差的变化，色差大的不能选用。观察 瓷砖横切面的颗粒是否细腻，这里所说的横切面是指瓷砖 断片的断裂处。断裂处细密，硬脆，色泽一致的为上品。 因为颗粒细腻的瓷砖防水能力强；而颗粒较大的瓷砖，水 分容易浸入，影响品质。看釉层的厚度。釉层厚度就是釉 面横切面的厚度。釉料是最贵的材料，釉层越厚，自然品 质越好。取两块砖背对背和面对面看是否能严密接触有无 缝隙过大的现象可判断是否有翘曲。 二听： 轻敲瓷砖，注意听声音是否清脆。如声音清亮、悦耳为上 品，如声音沉闷，为次品。
普陶－日用瓷
普陶－陈设瓷
普通陶瓷－建筑瓷
建筑陶瓷
以粘土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷
粗陶瓷
以难熔粘土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等
精陶瓷
以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、建卫瓷等
炻瓷
以陶土和粘土为主要原料，包括地砖、外墙砖、耐酸 陶瓷等
31
陶器从广义上可分为四类: 土器：坯质粗松，多孔，色泽不洁，成陶火度最 低，有吸水性，音粗而韵短，如砖瓦钵； 炻器：坯质致密坚硬,取天然泥色，成陶火度在 1010℃到1020℃，无吸水性，音粗而韵长，如紫 炻器 砂陶。 陶器：坯质也较细，上釉，成陶火度高，有吸水 性，音粗而韵短。 瓷器：坯质致密透明，上釉，成陶火度最高，无 汲水性，音清而韵长。

陶瓷材料ppt

陶瓷材料ppt

六.当今世界陶瓷材料发展状况
七.总结
二.陶瓷材料的特性
陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、 绝缘、原料丰富、成本低廉等诸多优点而 被人一直关注。现在，陶瓷材料、金属材 料、高分子材料被称为三大主要固体材料。
耐高温
耐磨
耐腐蚀
绝缘
耐腐蚀
正因为陶瓷材料的优良性能，使得其成为当今社 会的极其重要的材料
三.陶瓷材料的应用
3.1 陶瓷材料的功能 陶瓷材料广泛应用的功能：机械功能、电学功能、生物功能、 化学功能、光学功能。 其次随着对陶瓷材料的深入研究，发现了跟多特殊功能，如 核功能、磁性功能、粘结功能、除臭功能等等。
金 属 陶 瓷 刀 具
陶瓷轴承
3.3 电学性能 大多数陶瓷材料有较高的电阻率、较小的介电常数和介 电损耗，因此它可以用作绝缘材料。少数的陶瓷材料可以 用作半导体材料，而且已经成为无线电技术和高新技术领 域不可或缺的材料。有的陶瓷材料还具有超导特性，具有 超导特性的陶瓷已经成为高温超导材料中的重要组成部分。
陶瓷绝缘材料
陶瓷半导体材料
磁悬浮列车上用的超导材料
3.4 生物功能
陶瓷材料的生物功能主要表现在可以修复或替换人体的某 些组织、器官或增强脏器功能的方面。比如人造腔膜、心 脏起搏器用电池板等。另外，有的陶瓷材料还具有人体感 知功能。
生物陶瓷填充用
四.陶瓷材料在机械中的应用
五.我国陶瓷材料的现状
工程材料——陶瓷材料
姓名： 专业：机械工程
一.什么是陶瓷材料
• 陶瓷材料是人类应用最早的材料之一。它 是一种天然或人工合成的粉状化合物，经 过成型或高温烧结，由金属元素和非金属 的无机化合物构成的多相固体材料。
• 1.1常见的陶瓷原料有粘土、石英、钾钠长 石等 。

陶瓷材料详解PPT课件

陶瓷材料详解PPT课件

90
球墨铸铁
20~40
氮化硅陶瓷
3.5~5
2020年9月28日
23
2. 物理与化学性能
• 熔点高 一般在2000℃以上，故陶瓷高温强度和
高温蠕变抗力优于金属。 • 热胀系数小、热导率低
随气孔率增加，陶瓷的热胀系数、热导 率降低，故多孔或泡沫陶瓷可作绝热材料。
热振性差。能
2020年9月28日
20
（二）陶瓷的性能
1. 力学性能
• 硬度高、耐磨性好;
>1500Hv （ 淬 火 钢 500~800Hv ， 高 聚 物 <20Hv）
• 抗拉强度低，抗压强度较高；
因表面及内部的气孔、微裂纹等缺陷，实 际强度仅为理论强度的1/100~1/200。但抗 压强度高，为抗拉强度的10~40倍。
硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石
英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、
建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、
多孔陶瓷。
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3
特种陶瓷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。
如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。
日用陶瓷
按用途分类
工程结构陶瓷
工业陶瓷
功能陶瓷
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红宝石（α-Al2O3掺铬离子）、钇铝石榴石、 含钕玻璃等可作固体激光材料；玻璃纤维可作光
导纤维材料，此外还有用于光电计数、跟踪等自 控元件的光敏电阻材料。
870℃
1470℃
1713℃
α-石英
α-鳞石英
α-方石英
熔融SiO2
加热 急冷
180~270℃
163℃
573℃
β-石英

《陶瓷材料》PPT课件


硅酸盐结构
结构很复杂，但基 本结构单元为[SiO4]硅氧 四面体，结合键为离子 键、共价键的混合键；
每个氧原子最多只 有被两个[SiO4]所共有；
Si-O-Si的键角为145°; [SiO4]既可孤立存在，亦可通过共用顶点连接成
链状、平面或三维网状结构，故硅酸盐材料有无机高 聚物之称。
硅酸盐结构特点与结构分类
敲击声
沉浊
清脆
陶瓷分类（2）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
结构陶瓷主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、 低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料；
不同形状的特种结构陶瓷件
功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料， 此外还有核能陶瓷和其它功能材料等。
E E 01 f1p f2p 2
– 式中p为材料气孔率；E0为p=0时的弹性模量； – f1 、 f2 为 由 气 孔 形 状 决 定 的 常 数 。 对 于 球 形 气 孔 ，
f1=1.9 ，f2=0.9。
⑷晶体结构
–。
– 对于多晶材料来说，则可认为E是各向同性的（统计性 的）。
泽，为施釉或无釉制品，基本不吸水。
• 炻器：其性质介于陶器和瓷器之间。断口致密，即使无
釉，也不透过液体和气体，坯体透气性差或无透光性。
陶器和瓷器
性能及特征 吸水性/％
透光性
陶器 一般大于3
不透光
瓷器 一般不大于3
透光
坯体特征
未玻化或玻化程度差、断面 玻化程度高、结构致密、细
粗糙
腻，断面呈石状或贝壳状
建筑陶瓷－地砖
电瓷
广义的陶瓷概念：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。

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

陶瓷材料基本知识

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氧化铝坩埚
透明氧化铝
24
SiC陶瓷
性能特点：高硬度、高的高温强度、高导热性、 抗蠕变性好、抗酸和金属熔体、不抗碱
应用：高温结构材料 发动机、喷管等。
25
碳化硅陶瓷轴承
碳化硅耐腐蚀潜水泵
26
2.功能陶瓷 功能陶瓷的种类 光学陶瓷 光纤 激光晶体材料 生物陶瓷 人工关节 口腔陶瓷
27
光学陶瓷
35
31
(一) 力学性能
强度特点： 压缩强度远高于拉伸强度。
表 长石烤瓷材料主要机械性能
机械性能
数值范围
压缩强度(MPa)
345
拉伸强度(MPa)
34.6
32
(一) 力学性能 塑性和韧性 陶瓷的塑性和韧性较低，无塑性变形，脆性断裂 -陶瓷最大的弱点。 断裂的原因：陶瓷内部和表面所产生的微裂纹， 在受到外应力时快速扩展。
12
气相 陶瓷气孔主要是坯体各成分在加热过程
中发生物理、化学作用所生成的空隙。 气孔对陶瓷的性能是不利的，它降低材
料的强度，是造成裂纹的根源。
13
二硅酸锂玻璃陶瓷中的气孔
植骨用多孔陶瓷
14
三、普通陶瓷 (traditional ceramics)
普通陶瓷
以天然硅酸盐(粘土、石英、长石)为 原料烧成的制品。
china：陶瓷；中国 china: 昌南镇
4
我国是陶瓷生产大国，日用陶瓷、建卫陶 瓷产量均为世界第一，占世界产量的2/3。
我国又是陶瓷出口大国，2009年出口金额 为56.78亿美元，出口170多个国家。
出口额占世界整个行业的40%，其中佛山 占60%。
5
先进陶瓷材料
6
3.主要化学组成（质量%）

陶瓷材料的结构.pptx

能
综上所述，金
属材料的成分、 工艺、组织结构 和性能之间有着 密切的关系。
图2-11 两种晶粒大小不同的纯铁示意图
第12页/共35页
2.2 高分子材料的结构与性能
• 2.2.1 高分子材料的结构 • 1.大分子链的构成 • (1)化学组成 • 组成大分子链的化学元素，主要是碳、氢、氧，
另外还有氮、氯、氟、硼、硅、硫等，其中碳 是形成大分子链的主要元素。 • 大分子链根据组成元素不同可分为三类，即碳 链大分子、杂链大第13分页/共子35和页 元素链大分子。
2.晶面与晶向
图2-2 立方晶格中的一些晶面
第2页/共35页
3.金属晶体的类 (型1)体心立方晶格 (2)面心立方晶格 (3)密排六方晶格
图2-3 体心立方晶胞
图2-4 面心立方晶胞
第3页/共35页
图2-5 密排六方晶胞
2.1.2 金属的实际晶体结构
1.单晶体和多晶体
图2-6 单晶体和多晶体结构示意图
图2-20 蠕变前、后分子构象变化示意图 ●应力松弛 如图2－21所示。
图2-21 应力松弛过程中分子构象变化示意图
第22页/共35页
●滞后与内耗 高聚物受周期性载荷时，产生 伸-缩的循环应变，如图2-22所示。
图2-22 橡胶在一个承载周期中的应力-应变曲线
第23页/共35页

图2-23可以看出高聚物的变形特点。A点为 初始状态，B点为屈服点，C点为断裂点。
第25页/共35页
陶瓷的典型组织结构包括： 晶体相（莫来石和石英） 玻璃相 气相
1.晶体相
（1）硅酸盐
硅酸盐基本结构具有以下特点: ①构成硅酸盐的基本单元为硅氧四面 体结构，如图2-24所示; ②硅氧四面体只能通过共用顶角而相 互结合; ③ Si4+通过 O2-结合， Si—O—Si 的结合键在氧上的键角接近于145° ; ④稳定的硅酸盐结构中，硅氧四面体 采取最高空 间维数互相结合; ⑤硅氧四面体采取比较紧密的结构结 合; ⑥同一结构中硅氧四面体最多只相差 1个氧原子。
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第一节 陶瓷材料的结构
显微结构: 由晶相、气相、玻璃相构成。
unfired sample
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fired sample
10
largely unmolten phases (Flint SiO2)
melting and liquid phase sintering new phases crystallising in frozen melt
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三、生物学性能
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四、美术性能
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金属烤瓷材料
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铸造陶瓷材料
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硅氧四面体(SiO4)
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硅酸盐的5种晶体结构: a. 岛状结构: 孤立存在，金属离子连接。锆
石英(Zr[SiO4])，电学性能好。
石英
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b.组群状结构: 镁方柱石(Ca2Mg[Si2O7])
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C. 链状结构: 顽火辉石(Mg2[Si2O6])(单链) 透闪石(Ca2Mg5[Si4O11](OH))(双链)
陶瓷材料基础
普通陶瓷 以天然硅酸盐(黏土、石英、长石) (传统陶瓷) 为原料, 高温烧结而成。
陶瓷
特种陶瓷 以非硅酸盐类化工原料或人工合成原 (新型陶瓷、料，如氧化物（氧化铝、氧化锆、氧 技术陶瓷、 化钛等）和非氧化物（氮化硅、碳化
精细陶瓷） 硼等）制造。
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b. 空位影响电学性能; c. 位错影响光学、力学、电学性能。
陶瓷位错不易运动，因而受力变形小， 脆性高。
离子晶体可有微量塑性变形，共价晶 体位错运动将使材料断裂。
晶粒愈细，强度愈高。
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二、玻璃相
来源: 原料中的某些晶体 物质被烧熔化所致。 结构: 近程有序，远程无序。 作用: 粘接，降低烧结温度， 抑制晶粒长大，填充空气， 增加透光性。
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3.低抗拉强度和高抗压强度 4. 高温强度和低抗热震性
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二、物理性能和化学性能 1. 热性能 2. 熔点高——高温强度和高温蠕变抗力。 热膨胀率小，热导率低，热容量小。
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2. 电性能 绝缘性能好。 压电陶瓷: 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。 3. 磁性能 4. 光学性能 5. 化学性能
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3.同素异构转变
871℃ β石英 β磷石英
16%
1477℃ β方石英
4.7%
1713℃ 熔融石英
573℃ 0.82%
120℃ 0.2%
220℃ 2.8%
α石英 α磷石英
α方石英
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4. 实际陶瓷晶体缺陷 点缺陷、线缺陷、面缺陷。 缺陷的作用: a. 加速烧结扩散的过程;
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具有某些高分子的特性。
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D.层状结构: 滑石(Mg2[Si4O10](OH) 2) 白云母(KAl2 [AlSi3O10](OH) 2)
硬度低，可塑性好。
层之间以金属离 子连接。
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E. 架状结构: 石英、钾长石(K [Si3AlO3]) 膨胀率小。
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石英
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2. 晶相的晶体结构 主要是氧化物结构和硅酸盐结构 (1) 氧化物结构: 氧离子构成晶格主体，金属离 子存在于间隙中。
面心立方晶格
密排六方晶格
八面体间精隙选p和pt 四面体间隙
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(2)硅酸盐结构: 陶瓷的主要原料。 长石: Na2O•Al2O3 • 6SiO2 高岭土: Al2O3 • 2SiO2 • H2O
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一、晶相 主要组成相，对其物理、化学、机械性能
起决定作用。 1. 晶相的结合键 主要是离子键和共价键, 大 多为混合键。
以离子键为主的: Al2O3、 MgO、ZrO2。 以共价键为主的: SiC、 BN。 键的性质决定了陶瓷具有高熔点、高化学 稳定性、高绝缘性、高脆性。
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三、气相
定义: 陶瓷中的气孔。 来源: 烧结过程中产生的。 作用: 对性能有显著影响，降低强度， 影响透明性。
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第二节 陶瓷材料性能
一、机械性能 1. 高硬度
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2. 高弹性模量