精细陶瓷工艺学-复习题-总(精简后)

名词解释：1.特种陶瓷：通常认为是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷。

2.粉体：是大量固体粒子的集合。

它表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同于固体。

正如不少学者认为，粉体是气、液、固三态之外的第四相。

3.粒度：凡构成某种粉体的颗粒群，其颗粒的平均大小被定义为该粉体的粒度。

4.等体积球相当径：某颗粒所具有的体积用同样体积的球来与之相当，这种球的直径，就代表该颗粒的大小即等体积相当径。

5.粉碎：是对于颗粒群体的作用，即被粉碎的对象是粒度及形状不同的颗粒群体，颗粒不能承受外力作用而分成两块以上的破坏现象。

6.固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。

7.直接沉淀法：在溶液中加入沉淀剂，反应后所得到的沉淀物经洗涤、干燥、热分解而获得所需的氧化物微粉，也可仅通过沉淀操作就直接获得所需要的氧化物。

8.凝胶：是胶体质点或高聚物分子相互联结、搭桥所形成的空间网状结构，在这个结构的孔隙中填满了液体。

9.溶胶-凝胶法：是指将金属氧化物或氢氧化物的溶胶变为凝胶，再经干燥、煅烧，制得氧化物粉末。

10.水热法：是指在密封压力容器中，以水或其他流体作为溶媒，在高温、高压条件下制备、研究材料的一种方法。

11.蒸发-凝聚法：是用电弧或等离子流将原料加热至高温，使之气化，接着在具有很大温度梯度的环境中急冷，凝聚成微粒状物料的方法。

12.喷雾干燥法：是将溶液分散成小液滴喷入热风中，使之迅速干燥的方法。

13.成型：是将陶瓷粉料加入塑化剂等制成坯料，并进一步加工成特定形状坯体的过程。

14.压制成型：将经过造粒、流动性好、粒配合适的料粉倒入一定形状的钢模内，借助于模塞，通过外加压力，便可将粉料压制成坯体。

15.堆积密度：是指加压前粉料在模具中自然堆集或经适当振动所形成的填充程度。

16.注浆成型：是使坯料形成流动态的浆料，利用其流动性质来形成特定形状的工序过程。

17.烧结：是一种或多种固体粉末经过成型后，通过加热使粉末产生颗粒粘结，再经过物质迁移使粉末体收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬烧结体的过程。

18.常压烧结：在正常压力下，使具有一定形状的疏松陶瓷坯体经过一系列物理化学过程而变为致密、坚硬、体积稳定、具有一定性能的烧结体。

19.热压烧结：是在高温烧结过程中，对坯体施加足够大的机械作用力，达到促进烧结的目的。

20.热等静压烧结：使材料在加热过程中经受各向均衡的气体压力，在高温高压同时作用下使材料致密化的烧结工艺。

填空：1.影响粉碎的因素很多，但就颗粒的特性对填充的影响主要有颗粒大小的影响和颗粒形状与凝聚的影响。

2.均一球形颗粒致密填充包括立方最紧密堆积和六方最紧密堆积两种密堆方式。

3.粉体的堆积方式包括均一球形颗粒的致密填充、均一球形颗粒的不规则填充、非均一球形颗粒的填充、加压紧密填充四种。

4.粉体中颗粒间存在分子间引力导致颗粒间的引力；颗粒所带异性静电引起的引力；固体桥连；附着水分的毛细管力；磁性力；颗粒表面不平滑引起的机械咬合力六种作用力。

5.影响粉碎的因素主要包括颗粒大小的影响和颗粒形状与凝聚的影响两个。

6.等沉降速度相当径也称为斯托克斯径7.显微镜下测得的颗粒径包括：马丁径、菲莱特径和投影面积径。

8.粉体的粒度分布主要通过频度分布和累计分布表征。

9.颗粒粒径包括众数直径、中位径和平均粒径。

10.常见的几种形状因子有Wadell球形度、长短度和扁平度、Church形状因子。

11.根据制备手段，粉体的制备方法一般分为粉碎法、合成法两类。

12.根据粉体合成的环境，制备粉体的方法包括固相法、液相法、气相法。

13.固相法制备粉体方法具体包括热分解反应、化合反应、氧化还原反应法。

14.球磨包括普通球磨和高能球磨两种方式。

15.球磨制粉包括四个基本要素，分别是：球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质。

16.沉淀法制备粉体包括直接沉淀法、均匀沉淀法、化学共沉淀法三种方法，所采用的沉淀剂一般为氨水和尿素。

17.溶胶-凝胶法：是指将金属氧化物或氢氧化物的溶胶变为凝胶，再经干燥、煅烧，制得氧化物粉末。

18.控制溶胶-凝胶化的四个主要参数是溶液的pH值、溶液的离子或分子浓度、反应温度和反应时间。

19.为了避免团聚体的产生，我们必须控制反应温度、pH值、过饱和度、沉淀剂滴加方式、分散方法等因素。

20.溶剂蒸发法包括冰冻干燥法、喷雾干燥法、喷雾热分解法三种方法。

21.气相法制备陶瓷粉体主要包括物理气相沉积法和化学气相沉积法。

22.依其形成坯料的性质不同，可分为可塑成型、注浆成型、压制成型三种成型方法。

23.干压成型时，常用的固体塑化剂是石蜡。

24.干压成型的加压方式有单向加压、双向同时加压、双向先后加压。

25.等静压成型工艺包括湿式等静压、干式等静压两种类型。

26.热压铸成型工艺中经常将石蜡作为粘合剂，主要利用了它的高温流变特性。

27.陶瓷烧结体的显微结构包括晶体、玻璃体、晶界和气孔。

28.热等静压烧结工艺（HIP）包括包套HIP和无包套HIP两种类型。

29.氧化锆包括立方、四方和单斜三种晶型，增韧机理有应力诱导相变增韧、微裂纹增韧、裂纹弯曲、分叉和架桥增韧三种。

问答：1.特种陶瓷与传统陶瓷的根本区别是什么？区别在于特种陶瓷是通过严格而准确地控制陶瓷的化学组成、原料的形态、工艺方法、从而控制陶瓷的显微结构，甚至设计和调整材料的显微结构，达到预想的性能。

2.陶瓷粉体处于纳米级时有哪些优势和缺点？（1）降低了材料烧结所需的温度，缩短了材料的烧结时间，材料烧结容易致密。

（2）材料晶粒特别是纳米粉体晶粒却极易长大，发生异常生长，对材料的微观结构和力学性能产生巨大的影响3.化学合成法制备粉体的优缺点？特点：纯度高、粒度可控，均匀性好，颗粒微细。

并且可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。

合成法可得到性能优良的高纯、超细、组分均匀的粉料，其粒径可达10nm以下，是一类很有前途的粉体(尤其是多组分粉体)制备方法。

但这类方法或需要较复杂的设备，或制备工艺要求严格，因而成本也较高。

4.球磨的目的是什么？球磨的目的：（1）提高原料粉的分散度、减小粒度（粉碎细化）；（2）球磨过程可以使各组分混合更均匀（混合均匀）；（3）由于粉末粒度变细，粉末颗粒内部的杂质暴露出来，有利于粉料的净化（除杂）。

5.球磨制粉的2个基本原则：（1）动能准则：提高磨球的动能（2）碰撞几率准则：提高磨球的有效碰撞几率6.球磨的基本原理是什么？基本原理：在球磨过程中，球磨筒将机械能传递到筒内的球磨物料及介质上，相互间产生正向冲击力、侧向挤压力、摩擦力等，当这些复杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时，其细化过程实质上就是大颗粒的不断解理过程；如果粉末的塑性较强，则颗粒的细化过程较为复杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和冷焊等行为，不论何种性质的研磨物料，提高球磨效率的基本原则是一致的。

7.目前测量陶瓷颗粒尺寸的主要方法有哪几种？（1）电子显微镜法；（2）沉降分析法；（3）感应区法；（4）BET法；（5）X射线法。

8.从溶液制备粉体的方法特点是什么？易控制组成，能合成复合氧化物粉末，添加微量成分很方便，可获得良好的混合均匀性，但是必须严格控制操作条件，才能使生成的粉体保持溶液所具有的、在离子水平上的化学均匀性。

9.直接沉淀法和均匀沉淀法在工艺上有何不同？哪种方法产生的粒子更均匀？直接沉淀法是在溶液中直接加入沉淀剂，反应后所得到的沉淀物经洗涤、干燥、热分解而获得所需的氧化物微粉，也可仅通过沉淀操作就直接获得所需要的氧化物。

均匀沉淀法，改变了沉淀剂加入方式，不是从外部加入，而是在溶液内部缓慢生成，消除了沉淀剂的不均匀性。

用均匀沉淀法制备的粒子更加均匀。

10.请写出均匀沉淀法中尿素的水解反应式。

CO(NH2)2 + H2O = CO2↑ + 2NH3↑11.请写出用共沉淀法制备Y2O3固溶的ZrO2粉末和ZrO2(3Y)/Al2O3粉末的制备过程。

12.沉淀法中影响共沉淀的具体因素有哪些？（1）盐溶液浓度；（2）pH值；（3）反应温度；（4）成核；（5）沉淀剂加入方式；（6）母盐和沉淀剂种类；（7）搅拌。

13.爆发式成核与缓慢式成核所制备的粉体粒子有何不同？前者有利于获得细小、尺寸均匀一致的粒子，后者得到的粉体粒子大小不均匀。

14.沉淀法制备粉体，为了避免在沉淀过程中产生团聚体，我们必须控制哪些因素？（1）、反应温度；（2）、pH值；（3）、过饱和度；（4）、沉淀剂滴加方式；（5）、分散方法。

15.形成过饱和溶液有几种方法？（1）、利用溶解度与温度的关系，一般冷却即可；（2）、去除溶剂的方法，进行蒸发浓缩；（3）、利用化学平衡和化学反应，或者改变pH值，或者用络合剂形成络合离子等；（4）、降低溶解度的方法。

16.溶胶-凝胶法制备粉体的优点有哪些？溶胶-凝胶法，尤其是以金属有机化合物为原料时，通过受控水解反应能够合成亚微米级、球状、粒度分布范围窄、无团聚或少团聚且成无定形态的超细氧化物陶瓷粉体，并能加速粉体在烧成过程中的动力学过程，降低烧结温度。

17.溶胶和凝胶的区别溶胶中胶体质点或大分子是可以独立运动的单体，因而具有良好的流动性；凝胶则不同，其分散相质点相互联结，在整个体系内形成三维网络结构，液体被包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度等。

18.粉体干燥的方法包括哪些，其各自的优缺点是什么？19.气相法制备粉体与盐类热分级法及沉淀法相比，有哪些特点？（1）金属化合物具有挥发性，容易精制；（2）生成颗粒的分散性好；（3）只要控制反应条件就很容易得到颗粒直径分布范围较窄的微细粉末；（4）容易控制气氛。

20.成型前原料煅烧的主要目的：①去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等，从而提高原料的纯度。

②使原料颗粒致密化及结晶长大，可以减少在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率。

③完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γ-Al2O3煅烧成α-Al2O321.成型用的塑化剂应满足什么使用要求？（1）要有足够的粘结性，以保证良好的成型性和机械强度；（2）经高温煅烧能全部挥发，不留或少留残余杂质；（3）工艺简单，没有腐蚀性，对瓷料性能无不良影响。

22.注浆成型优缺点：优点：坯体结构均匀，适应性强，投资小，适用于形状复杂、不规则的、薄的、体积较大且尺寸要求不严的物件，如花瓶，汤碗，茶壶等。

缺点：收缩大，生产时间长，占地面积大，模型消耗大23.干压成型优缺点分别是什么？干压成型优点是工艺简单，操作方便，只要有合适的压床和模具，即可进行小批量试制，也可组织大批量生产，且周期短，工效高，容易实行机械化、自动化生产，尺寸比较精确，烧成收缩小，瓷件的机械强度和抗电击穿强度液比较高。