18.陶瓷的显微结构及性能

陶瓷材料的力学性能陶瓷材料陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。

金属：金属键高分子：共价键（主价键）范德瓦尔键（次价键）陶瓷：离子键和共价键。

普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。

工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。

工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。

硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。

常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。

一、陶瓷材料的结构和显微组织1、结构特点陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。

可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。

如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料”2、显微组织晶体相，玻璃相，气相晶界、夹杂（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。

（可通过热处理改善材料的力学性能）陶瓷的分类玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃陶瓷—普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔……特种陶瓷-电容器，压电，磁性，电光，高温……金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工……玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷…2.陶瓷的生产(1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种陶瓷（人工的化学或化工原料--- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形，注浆成形，压制成形）(3)烧成或烧结3. 陶瓷的性能(1)硬度是各类材料中最高的。

（高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢MN/m2)(3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。

2 （E/1000--E/100）。

精品文档陶瓷工艺学试题库．名词术语解释1.陶瓷制品——以粘土类及其它天然矿物岩石为原料，经加工烧制成的上釉或不上釉硅酸盐制品（如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、普通电瓷等）。

2.胎——经高温烧成后构成陶瓷制品的非釉、非化妆土部分。

3.釉——融着在陶瓷制品表面的类玻璃薄层。

4.陶瓷显微结构——在显微镜下观察到的陶瓷组成相的种类、形状、大小、数量、分布、取向；各种杂种（包括添加物）与显微缺陷的存在形式、分布；晶界特征。

5.胎釉适应性——釉层与胎具有相匹配的膨胀系数，不致于使釉出现龟裂或剥落的性能。

6.实验式——表示物质成分中各种组分数量比的化学式。

陶瓷物料通常以各种氧化物的摩尔数表示。

7.坯式——表示陶瓷坯料或胎体组成的氧化物按规定顺序排列的实验式。

8.釉式——表示陶瓷釉料或釉组成的氧化物按规定顺序排列的实验式。

9.粘土矿物——颗粒大小在2μm以下，具有层状结构的含水铝硅酸盐晶体矿物。

10.粘土—一种天然细颗粒矿物集合体，主体为粘土矿物，并含有部分非粘土矿物和有机物。

与水混合具有可塑性。

11.一次粘土——母岩经风化、蚀变作用后形成的残留在原生地，与母岩未经分离的粘土。

12.二次粘土——一次粘土从原生地经风化、水力搬运到远地沉积下来的粘土。

13.高岭石——一种二层型结构的含水铝硅酸矿物（Al 2O3·2S?O2· 2H2O），因首次在我国江西景德镇附近的高岭村发现而命名。

14.瓷石——一种可供制瓷的石质原料，主要矿物为绢云母和石英，或含有少量长石、高岭石和碳酸盐矿物。

15.釉石——制釉用瓷石，其矿物组成与瓷石相似，但具有较低的熔融温度，熔融物具有较好的透明度。

16.石英——天然产出的结晶态二氧化硅。

17.长石——一系列不含水的碱金属或碱土金属铝硅酸盐矿物的总称。

18.ɑ—半水石膏——石膏在水蒸气存在的条件下加压蒸煮而得到的晶体呈针状、结晶尺寸较大的半水石膏（ɑ —CaSO4·1/2H 2O）。

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五、机械强度
提高釉面强度的有效方法是使釉面承受压应力，釉面承 受压应力的能力是其承受张应力能力的数十倍。
通常用下述两种方法使釉面承受压应力： 一是通过调整釉料组成，烧成后让釉面的热膨胀系数比 坯体的小，冷却时坯体收缩大于釉面收缩，釉面承受 压应力。 二是釉烧至成熟温度后，迅速冷却，结果是釉表层首先 冷却凝固，而内部还是塑性状态，内外存在温差，外 部收缩小，内部收缩大，形成釉面表层处于压应力， 内层处于张应力。
❖ 一般情况下，瓷坯中的残留石英的量会多于方石英的 量，因石英的热膨胀系数与玻璃体的热膨胀系数相差 较大，冷却时会在瓷坯中形成应力，对瓷坯的强度造 成影响。合理的石英颗粒能大大提高瓷坯的强度，同 时石英能使瓷坯的透光度和白度得到改善。
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4、气孔 ❖ 气孔在瓷坯中的多少、大小、形状、分布、位置对
多孔性陶瓷吸湿膨胀的原因是气孔吸收水分，吸收水分 与构成气孔壁的物质形成水和吸附而使胎体膨胀。
改善措施：1）烧成温度的提高将降低气孔率，从而减弱 吸湿膨胀性；2）减少碱金属氧化物含量，引入碱土金属 氧化物，如加入石灰石、白云石或滑石等原料，可以提 高玻璃相的化学稳定性，减小吸湿膨胀性。3）引入氧化 铝粉，对降低吸湿膨胀也有效。
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六、表面硬度 陶瓷表面硬度是指瓷胎表面或釉面抵抗外来压缩、摩
擦与刻划作用的能力。它是材料的一种重要力学性能。 陶瓷表面硬度测定的方法有莫氏硬度法、维氏显微硬
度法、流砂法以及玛尔登划痕法等四种。 前两种属静载压痕法，是目前陶瓷常用方法。它们都
是将一硬的物体在静载下压入被测物体表面，表面被 压入一凹面，以凹面单位面积上的荷载表示被测物体 硬度或者以凹面单位对角线长度的负荷表示被测物体 硬度。

陶瓷工艺学试题一．名词术语解释1．触变性：黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，黏度会降低而流动性增加，静置后逐渐恢复原状，泥料放置一段时间后，维持原有水分下也会出现变稠和固化现象，这种性质统称为触变性。

2．晶界：结晶方向不同的、直接接触的同成分晶粒间的交界处称为晶界。

3．白度：白度指陶瓷坯体表面对白光的漫反射能力，是陶瓷对白光的反射强度与理想的白色标准物体所反射白光强度之比的百分数。

4．等静压成型：等静压成型是装在封闭模具中的粉体在各个方向同时均匀受压成型的方法。

5．快速烧成：烧成时间大幅缩短而产品性能与通常烧成的性能相近得烧成方法称为快速烧成。

6.陶瓷的显微结构：显微结构是指在光学或电子显微镜下分辨出的试样中所含相的种类及各相的数量、颗粒大小、形状、分布取向和它们相互之间的关系。

7.微波干燥：微波干燥是以微波辐射使生坯内极性强的分子，主要是水分子的运动随交变电场的变化而加剧，发生摩擦而转化为热能使生坯干燥的方法。

8.烧成温度：烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性能时的相应温度（即烧成时的止火温度）。

9.一次粘土——母岩经风化、蚀变作用后形成的残留在原生地，与母岩未经分离的粘土。

10.二次粘土——一次粘土从原生地经风化、水力搬运到远地沉积下来的粘土。

11.陶瓷工艺——生产陶瓷制品的方法和过程。

12.粉碎——使固体物料在外力作用下，由大块分裂成小块直至细粉的操作。

13.练泥——用真空练泥机或其他方法对可塑成型的坯料进行捏练，使坯料中气体逸散、水分均匀、提高可塑性的工艺过程。

14.陈腐——将坯料在适宜温度和高湿度环境中存放一段时间，以改善其成型性能的工艺过程。

15.筛余量——指物料过筛后，筛上残留物的重量占干试样总重量的百分数。

16.成型——将坯料制成具有一定形状和规格的坯体的操作。

17.可塑成型——在外力作用下，使可塑坯料发生塑性变形而制成坯体的方法。

18.注浆成型——将泥浆注入多孔模型内，当注件达到所要求的厚度时，排除多余的泥浆而形成空心注件的注浆法。