陶瓷材料论文
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智能陶瓷材料——压电陶瓷段涛2009107204摘要:陶瓷材料分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。
特殊材料中的智能材料是指能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷,主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流变陶瓷。
前言:陶瓷材料是国民经济和人民生活中不可缺少的重要组成部分。
随着科学技术的不断发展,对材料的性能提出了越来越高的要求。
陶瓷材料分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。
由于陶瓷具有优良的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、以及高强度和高硬度等优点,因此在国防、机械、冶金、化工、建筑、电子、生物等领域得到了广泛的应用。
智能陶瓷是指能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷,主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流变陶瓷。
这里我想研究的是压电陶瓷的情况。
正文:所谓压电效应是指某些介质在力的作用下,产生形变,引起介质表面带电,这是正压电效应。
反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。
这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域,以实现能量转换、传感、驱动、频率控等功能。
在能量转换方面,利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。
电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石,打火次数可在100万次以上。
用压电陶瓷把电能转换成超声振动,可以用来探寻水下鱼群的位置和形状,对金属进行无损探伤,以及超声清洗、超声医疗,还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工。
压电陶瓷材料的发现:某些材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷的现象,称为压电效应。
具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷,它的表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。
反之,当这类材料在外电场作用下,其内部正负电荷中心移位,又可导致材料发生机械变形,形变的大小与电场强度成正比。
1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现,去电场后仍能保持一定的剩余极化,使它具有压电效应,从此诞了压电陶瓷。
婺州窑陶瓷材料特性及其对烧制工艺的影响分析摘要:婺州窑,作为中国传统陶瓷的重要流派之一,其独特的陶瓷材料特性和烧制工艺使其在众多窑系中独树一帜。
本文旨在深入探究婺州窑陶瓷材料的特性,并分析这些特性如何影响并优化其烧制工艺。
通过对婺州窑陶瓷材料的成分、结构、性能等方面的研究,以及烧制工艺的实际应用分析,为婺州窑陶瓷的传承与创新提供理论支持。
关键词:婺州窑;陶瓷材料;烧制工艺;材料特性引言婺州窑,始于汉经三国、两晋、南北朝,盛于唐、宋,终于元代,其历史悠久,文化底蕴深厚。
婺州窑以青瓷为主,同时兼烧黑、褐、花釉、乳浊釉和彩绘瓷,产品种类繁多,风格独特。
婺州窑陶瓷的独特之处不仅在于其精美的外观和深厚的文化内涵,更在于其独特的陶瓷材料特性和烧制工艺。
本文将对婺州窑陶瓷材料特性及其对烧制工艺的影响进行深入分析。
1. 婺州窑陶瓷材料的成分分析深入探究婺州窑陶瓷的构成,我们可以发现其材料科学的精妙之处。
粘土作为基础成分,占据了主导地位,其比例约为60%-70%,富含铝硅酸盐类矿物,为陶瓷提供了必要的可塑性,使得工匠能够塑造出多样的形态。
而石英和长石的加入,则扮演着不可或缺的角色。
石英是一种坚硬的矿物质,它在高温下部分熔融,作为熔剂帮助降低整体的烧结温度,同时增强成品的机械强度。
长石则富含钾钠钙等碱金属氧化物,作为高效的助熔剂,它能够促进其它成分的熔融,增加釉面的透明度与光泽,赋予陶瓷产品独特的视觉美感。
2. 婺州窑陶瓷材料的结构分析从微观角度审视,婺州窑陶瓷的结构特征展现出复杂而有序的美。
晶相,即那些明确有序的晶体结构,如石英颗粒和长石晶体,它们为陶瓷提供了硬度和韧性。
而非晶相,通常指的是高温熔融后迅速冷却形成的玻璃态物质,这部分结构无固定排列,却对陶瓷的光泽度和抗热震性有显著影响。
晶相与非晶相的巧妙搭配,不仅影响着陶瓷的外观,如釉面的光滑度和颜色,还直接关系到其物理性能的优劣,如抗裂性与耐久度。
3. 婺州窑陶瓷材料的性能分析婺州窑陶瓷的卓越性能,是其能够在历史上久负盛名的关键。
锆基色料的研究与发展Zr-based pigment research and development全小军学号:20080052西南科技大学材料科学与工程学院材料0805班【摘要】本文对锆基色料的发展和生产做了一个简单介绍,并对锆基色料的特性、合成工艺、形成机理等进行了综述。
由于锆基色料呈色稳定性好、呈色力强、混溶性好、色泽纯正,因而锆基色料在陶瓷色釉料中的用量增加。
今后,锆的应用领域将不断拓宽,因此需求量也会迅速增长,应用前景十分看好。
Abstract In this paper, Zr-based development and production of pigment made a brief introduction, and zirconium-based pigment properties, synthesis, formation mechanism, etc are reviewed. As the stability of Zr-based pigment coloring, coloring and strong, good miscibility, pure color, which zirconium-based ceramic glaze pigment compound in the amount of increase. In the future, zirconium applications will continue to expand, so will the demand for rapid growth, the application is very promising.【关键词】锆基色料制备现状Keywords Zr-based pigment Preparation status quo前言陶瓷的研究发展历史源远流长,作为陶瓷坯、釉重要装饰材料,陶瓷色料的研究应用与发展过程也同样有着悠久的历史。
陶瓷基复合材料在航天领域的应用概念:陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,而其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能,主要用作高温及耐磨制品。
其最高使用温度主要取决于基体特征。
一、陶瓷基复合材料增强体用于复合材料的增强体品种很多,根据复合材料的性能要求,主要分为以下几种1.1纤维类增强体纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。
连续长纤维的连续长度均超过数百。
纤维性能有方向性,一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。
1.2颗粒类增强体颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。
耐热、耐磨。
耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒,主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。
细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。
主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体,后者主要有热塑性树脂粉末1.3晶须类增强体晶须是在人工条件下制造出的细小单晶,一般呈棒状,其直径为0.2~1微米,长度为几十微米,由于其具有细小组织结构,缺陷少,具有很高的强度和模量。
1.4金属丝用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等,金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强,但前者比较多见。
1.5片状物增强体用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。
将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。
二、陶瓷基的界面及强韧化理论陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能,被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相,其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能,因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能的影响具有重要的意义。
新型陶瓷材料在高温热工应用中的性能与稳定性研究摘要:近年来,随着高温热工领域的不断发展和对高性能材料需求的增加,新型陶瓷材料作为一类具有潜力的材料,受到了广泛关注。
这些材料以其优异的高温稳定性、耐腐蚀性、绝缘性能和机械强度等特点,在航空航天、能源、冶金等领域展现了巨大的应用潜力。
本文主要分析新型陶瓷材料在高温热工应用中的性能与稳定性研究。
关键词:新型陶瓷材料;高温热工应用;性能;稳定性;影响因素引言在近年来,新型陶瓷材料因其良好的高温稳定性、耐腐蚀性和优异的力学性能,逐渐成为了高温热工应用领域的重要材料之一。
这类材料被广泛应用于航空航天、能源、冶金等领域,例如用于制造先进航空发动机部件、高温炉窑隔热材料以及化工反应器等。
然而,在实际的高温工作环境中,这些新型陶瓷材料面临着严峻的挑战,包括高温氧化、热震裂、蠕变和疲劳等问题。
因此,对新型陶瓷材料在高温热工应用中的性能与稳定性进行深入研究具有重要意义。
1、新型陶瓷材料在高温热工应用中的性能特点新型陶瓷材料具有优异的耐高温性能。
这类材料通常具有较高的熔点和软化温度,能够在极端高温条件下保持较好的结构稳定性和力学性能,能够满足高温热工应用中对材料热稳定性的要求,例如在炼油、电力、冶金等行业的高温炉窑中得到广泛应用。
新型陶瓷材料具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能。
在高温热工环境中,新型陶瓷材料能够有效抵御氧化和腐蚀的侵蚀,具有良好的化学稳定性,可以在酸、碱、盐等腐蚀性介质中长时间稳定运行,因此在化工、冶金、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
新型陶瓷材料还表现出良好的机械强度和硬度。
这类材料在高温环境下仍能保持较高的力学性能,具有良好的抗拉伸、抗压缩等力学性能,同时具有较高的硬度和强度,因此能够适应复杂恶劣工况下的要求,如耐火砖在高温炉窑内承受巨大的压力和冲击,表现出杰出的耐久性。
2、影响新型陶瓷材料性能和稳定性的关键因素原材料质量和制备工艺对新型陶瓷材料性能和稳定性起着至关重要的作用。
中国陶瓷论文素材在中国,制陶技艺的产生可追溯到纪元前4500年至前2500年的时代,可以说,中华民族发展史中的一个重要组成部分是陶瓷发展史,中国人在科学技术上的成果以及对美的追求与塑造,在许多方面都是通过陶瓷制作来体现的,并形成各时代非常典型的技术与艺术特征。
早在欧洲掌握制瓷技术之前一千多年,中国已能制造出相当精美的瓷器。
从我国陶瓷发展史来看,一般是把“陶瓷”这个名词一分为二,为陶和瓷两大类。
中国传统陶瓷的发展,经历过一个相当漫长的历史时期,种类繁杂,工艺特殊,所以,对中国传统陶瓷的分类除考虑技术上的硬性指标外,还需要综合考虑历来传统的习惯分类方法,结合古今科技认识上的变化,才能更为有效地得出归类结论。
从传说中的黄帝尧舜及至夏朝(约公元前21世纪――公元前16世纪),是以彩陶来标志其发展的。
其中有较为典型的仰韶文化、以及在甘肃发现的稍晚的马家窑与齐家文化等等,解放后在西安半坡史前遗址出土了大量制作精美的彩陶器,令人叹为观止。
相传尧传天下于舜,舜传天下于夏禹,禹则传给其子,开始了所谓的“家天下”。
夏传至桀,暴虐无道,商汤将之放遂,自立为帝,所以以征讨得天下者,自汤开始。
商得天下后统治达六百余年(约公元前16世纪――公元前11世纪前后),一直到纣王。
后被武王征伐,纣王自杀,于是天下归于周。
周朝的统治时期大致在公元前11世纪至公元前221年,事实上的有效统治在公元前771年就已结束。
公元前475年――公元前221年称为战国时期,至公元前221年,秦朝崛起,大一统之中国开始,但秦王朝只持续到公前206年,就被汉朝所取代。
在这千数百年间,除日用餐饮器皿之外,祭祀礼仪所用之物也大为发展。
从公元前206年至公元220年之间的汉朝,艺术家和工匠们的创作材料不再以玉器和金属为主,陶器受到了更为确切的重视。
在这一时期,烧造技艺有所发展,较为坚致的釉陶普遍出现,汉字中开始出现“瓷”字。
同时,通过新疆、波斯至叙利亚的通商路线,中国与罗马帝国开始交往,促使东西方文化往来交流,从此一时期的陶瓷器物中也可以看出外来影响的端倪。
陶瓷欣赏与制作——创作的过程、快乐的过程陶瓷百科名片陶瓷是陶器和瓷器的总称。
中国人早在约公元前8000-2000年(新石器时代)就发明了陶器。
陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。
常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。
陶瓷材料一般硬度较高,但可塑性较差。
除了在食器、装饰的使用上,在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。
陶瓷原料是地球原有的大量资源粘土经过淬取而成。
而粘土的性质具韧性,常温遇水可塑,微干可雕,全干可磨;烧至700度可成陶器能装水;烧至1230度则瓷化,可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。
其用法之弹性,在今日文化科技中尚有各种创意的应用。
序:大一下学期终于有了选课的机会,我们终于有机会去选择自己喜欢的科目、做自己喜欢做的事、培养自己的兴趣增加自己的动手能力。
当我看到选课表上有陶瓷欣赏与制作时我既兴奋又激动。
陶瓷欣赏与制作不仅以陶瓷本身的美吸引着我们同时亲自动手制作更是给了我们很大的鼓舞。
我很庆幸当时能在众多同学中幸运地选上了陶瓷课!在老师的带领之下我们经历了轻松愉快的一学期,其间我们看了不少关于陶瓷或艺术家的视频让我对艺术有了新的理解,同时在陶艺中心制陶与制瓷的过程中我也有很多的感受。
早想找个机会写篇文章把这些东西整理一下,老师让我们写一篇小论文所以我就借这个机会好好总结一下我的体会和感受。
正文:在我的印象中陶瓷是闪着青色的光带有几分古老、几分神秘的特殊形象。
陶瓷分为陶器和瓷器,陶器端庄古朴生动形象,瓷器美丽优雅唯妙唯俏。
陶瓷欣赏与制作课上的陶瓷制作分为两个部分,制陶与制瓷,每一次课都令人期待每一个制作过程都是一个创作的过程、快乐的过程。
泥土是朴实而又充满灵性的!它的朴实在于它的平凡无华,它的灵性在于与它亲密接触时给人带来的纯真的快乐。
小时候我家门口的那条路还不是水泥路,每当下雨之后都是满路的泥泞。
童年的我喜欢光着脚丫在泥泞的路上奔跑在泥浆中尽情地玩耍,即便弄得浑身是泥依然开心快乐。
纳米陶瓷材料的性能及应用发展摘要:简要介绍了陶瓷和纳米陶瓷的发展历史,纳米陶瓷的制备方法及性能,并说明了纳米陶瓷材料以后的应用,发展,为以后的发展做参考。
关键字:纳米陶瓷,制备,发展,性能工程陶瓷具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及质量轻、导热性能好等优点,因而得到了广泛的应用,但是工程陶瓷的缺陷在于它的脆性(裂纹)、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。
利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶瓷材料的显微结构中,晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1~100nm),使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高,克服了工程陶瓷的许多不足,并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要影响,为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域。
1、陶瓷的发展历史陶瓷是人类最早利用自然界提供的原料制造而成的材料。
旧石器时代,人们就发现经火煅烧过的粘土,其硬度和强度都大大提高,而且不再被水瓦解。
于是,就有了利用粘土的可塑性,将其加工成所需的形状,然后用火烧制成的陶器。
随着金属冶炼术的发展,人类掌握了通过鼓风机提高燃烧温度的技术,并且发现,有一些经高温烧制的陶器,由于局部熔化变得更加致密坚硬,完全改变了陶器多孔,透水的缺点。
经过长期的摸索和经验积累,以粘土,石英,长石等矿物原料配制而成的瓷器出现了。
从陶器发展到瓷器,是陶瓷发展过程中的一次重大飞跃。
这种传统的瓷器,从结构上来看,是由玻璃相结合在一起的、由许多微小的晶粒构成的物体。
随着科学技术的高速发展,人们迫切需要大量强度很高,绝缘性能良好的陶瓷材料。
此时,人们发现,尽管陶瓷中的玻璃相使陶瓷变得坚硬、致密,然而它却妨碍了陶瓷强度的提高。
同时,玻璃相也是陶瓷绝缘性能,特别是高频绝缘性能不好的根源。
于是,玻璃相含量比传统陶瓷低的一些强度高,性能好的材料不断涌现。
从传统陶瓷到先进陶瓷,是陶瓷发展过程中的第二次重大飞跃。
两者的区别在于,在原材料、制备工艺、显微结构等方面存在相当的差别或侧重。
先进材料导论论文(先进结构陶瓷材料)学生姓名学号专业先进结构陶瓷材料摘要随着现代高新技术的发展,先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分,成为许多高技术领域发展的重要关键材料,备受各工业发达国家的极大关注,其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。
先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料,具有精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计,并且有优异特性的陶瓷”。
功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额,其余为结构陶瓷。
由于先进陶瓷各种功能的不断发现,在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显,其市场容量将不断提升。
本文介绍先进结构陶瓷材料当前的发展背景,互联网和高新技术发展时代下陶瓷材料的发展前景。
关键词先进结构陶瓷高新技术功能陶瓷1、研究背景目前,全球范围内先进陶瓷技术快速进步、应用领域拓宽及市场稳定增长的发展趋势明显。
随着现代高新技术的发展,先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分,成为许多高技术领域发展的重要关键材料,备受各工业发达国家的极大关注,其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。
【1】由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能,被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。
先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点,其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。
先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料,具有精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计,并且有优异特性的陶瓷”。
2、国内外研究现状及发展趋势、国外研究发展情况先进结构陶瓷材料的研究,需要跟踪国际科技前沿,对新设想、新技术进行广泛探索。
自蔓延高温燃烧合成技术(SHS)、凝胶注模成形技术、微观结构设计已成为研究热点。
氧化铝陶瓷复合材料摘要:氧化铝陶瓷复合材料的发展、性能、应用、以及成型技术关键词:氧化铝陶瓷复合材料的发展性能应用成型技术引言:氧化铝陶瓷的性能简介,发展,应用,以及成型技术1.氧化铝陶瓷的发展氧化铝陶瓷复合材料是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷复合材料[1]。
据研究报道,Al203有12种同质多晶变体,但应用较多的主要有3种,即α—A1203、β—AI203和γ—A1203。
这3种晶体的结构不同,它们的性质具有很大的差异(1)α—A12O3是三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,其结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳,在一定条件下可以由其它的两种晶体转换而来。
(2)β—A1203是一种A12O3。
含量很高的多铝酸盐矿物,它的化学组成中含有一定量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物。
并且还可以呈现离子型导电。
(3)Y—Al203是尖晶石型立方结构,它的氧原子呈立方紧密堆积。
铝原子填充在间隙中,这就决定了它在高温下不稳定、力学和电学性能差的缺陷,在科学应用中很少单独制成材料使用。
但它有较高的比表面积和较强的化学活性,经过技术改进可以作为吸附材料使用。
2.氧化铝陶瓷复合材料的性能2.1机械方面陶瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa。
A12O3陶瓷具有优良的抗磨损性能,所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等,其中以陶瓷刀具中应用最广[2]。
2.1.1陶瓷刀具陶瓷刀具在金属切削过程中,刀具起着主导作用。
由于刀具材料的性能不同,其切削性能相差很大。
A1203陶瓷刀具由于具有硬度高、高温力学性能强、耐磨性能好、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点,大量应用于硬切割、高速干切割、超高速切割等一些难加工材料的切割。
陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬质合金刀具高,可大幅提高对不同材料的切削效率。
随着科学工作者的大量研究,在制备陶瓷刀具中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制,以及添加其它成分构成两相或以固溶体形式存在于基体之中的Al 2O。
陶瓷材料论文陶瓷基复合材料论文:密集烤烟房用氧化铝-堇青石换热陶瓷材料的制备摘要:本文以矿物原料制备了氧化铝-堇青石换热陶瓷材料,研究了其密度、抗热震性能和热导率等性能,并将其用于烤烟生产工艺中。
研究结果表明,随着温度的提高,样品的热导率也有所提高,烧结收缩率也增大;随着堇青石含量的增加,铝矾土含量的降低,样品热导率先增加后降低,并在堇青石含量为20%,1300℃温度下烧结时达到最大值4.69W/(m·K)。
此时样品的密度为2.78g/cm3,抗热震性能良好。
关键词:天然矿物;热导率;抗热震;氧化铝;堇青石1 引言目前密集烤房供热系统中绝大部分使用钢制金属换热器,而且大部分使用耐硫酸露点腐蚀性能较差的普通低碳钢。
使用高温下耐酸的合金钢材,可提高耐腐蚀性、延长换热器使用寿命,但由于耐酸高温合金钢价格比较高,耐腐蚀性也不是很理想。
因此,研究开发耐腐蚀性好、性价比高的新型换热器材料将成为一个重要的发展方向。
氧化铝晶体在常温下热导率为30W/m·℃,小于氧化铍、氮化铝、金刚石和碳化硅等材料的热导率值,而其原料来源广、成本低廉、制造工艺简单的优势却是上述材料远远不能相比的。
但氧化铝陶瓷的热膨胀系数较大,抗热震能力较差,这些缺点在很大程度上限制了其应用范围,也未见以氧化铝陶瓷作为换热器材料使用的报道。
向氧化铝陶瓷中掺杂堇青石,制备氧化铝-堇青石复合陶瓷,则可以大大改善其高温热物理性能,从而可能将氧化铝陶瓷的应用拓展至热工行业。
湖北省烟叶公司和武汉理工大学绿色建筑材料及制造教育部工程研究中心的研究人员以矿物原料制备了氧化铝-堇青石换热陶瓷材料,并研究了其密度、热导率和抗热震等性能,提出了较好的配方和热处理制度,希望能为这种新型陶瓷换热器材料进一步工业化生产与推广提供有益参考。
2 实验2.1实验原料及方案实验主要原料为山西孝义产铝矾土、河南登封产堇青石、广西三环产钾长石、陕西铜川上店土,白云石和碳酸钡作为添加剂少量使用,所用原料的主要化学组成见表1。
新型复合材料及其应用-----陶瓷基复合材料摘要:陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,而其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能,主要用作高温及耐磨制品。
其最高使用温度主要取决于基体特征。
一、陶瓷基复合材料增强体用于复合材料的增强体品种很多,根据复合材料的性能要求,主要分为以下几种1.1纤维类增强体纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。
连续长纤维的连续长度均超过数百。
纤维性能有方向性,一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。
1.2颗粒类增强体颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。
耐热、耐磨。
耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒,主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。
细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。
主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体,后者主要有热塑性树脂粉末1.3晶须类增强体晶须是在人工条件下制造出的细小单晶,一般呈棒状,其直径为0.2~1微米,长度为几十微米,由于其具有细小组织结构,缺陷少,具有很高的强度和模量。
1.4金属丝用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等,金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强,但前者比较多见。
1.5片状物增强体用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。
将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。
二、陶瓷基的界面及强韧化理论陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能,被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相,其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能,因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能的影响具有重要的意义。
陶瓷毕业设计论文陶瓷毕业设计论文导言陶瓷作为一种古老而又神秘的艺术形式,一直以来都在人类文明的发展中扮演着重要的角色。
无论是古代的陶器还是现代的陶瓷艺术品,都展现了人类的智慧和创造力。
本篇论文将探讨陶瓷在毕业设计中的应用,以及如何通过陶瓷设计来传递情感和表达个人创意。
第一部分:陶瓷的历史与发展陶瓷的历史可以追溯到几千年前的古代文明,最早的陶器出现在新石器时代。
随着人类文明的进步,陶瓷的制作技术也不断发展。
古代的陶器往往具有独特的装饰和纹样,反映了当时的社会和文化。
而现代的陶瓷艺术品则更加注重形式和创意,通过艺术家的个人表达来传递情感和思想。
第二部分:陶瓷在毕业设计中的应用陶瓷在毕业设计中可以发挥多种作用。
首先,陶瓷可以作为一种材料来制作功能性的设计作品,例如陶瓷器具和装饰品。
其次,陶瓷可以作为一种艺术形式来表达个人创意和情感。
通过陶瓷的质感和色彩,艺术家可以创造出独特的作品,打动观众的心灵。
最后,陶瓷还可以用于建筑设计中,例如陶瓷砖和墙面装饰。
陶瓷的耐久性和美观性使其成为建筑设计中的重要元素。
第三部分:陶瓷设计的创意与表达陶瓷设计可以通过形式、色彩和纹样等方面来表达个人创意和情感。
首先,形式是陶瓷设计中最基本的元素之一。
不同形状和结构的陶瓷作品可以传递不同的信息和情感。
例如,一个圆形的陶瓷碗可能会给人一种温暖和亲切的感觉,而一个尖锐的陶瓷雕塑可能会给人一种冷酷和威严的感觉。
其次,色彩也是陶瓷设计中非常重要的一部分。
不同的颜色可以传递不同的情感和意义。
例如,红色代表热情和力量,蓝色代表冷静和宁静。
最后,纹样是陶瓷设计中的另一个重要元素。
通过不同的纹样和装饰,艺术家可以表达自己的创意和个性。
结论陶瓷作为一种古老而又神秘的艺术形式,在毕业设计中扮演着重要的角色。
通过陶瓷设计,我们可以传递情感和表达个人创意。
无论是作为功能性的设计作品还是艺术形式的陶瓷艺术品,陶瓷都可以打动观众的心灵,让人们感受到艺术的力量。
关于陶瓷材料的脆性问题一、本文概述陶瓷材料,作为一种历史悠久的工程材料,因其独特的物理和化学性质,如高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性等,在日常生活和工业生产中得到了广泛应用。
然而,陶瓷材料的脆性问题一直是制约其进一步发展和应用的关键因素。
本文旨在深入探讨陶瓷材料的脆性问题,分析其原因,并提出可能的解决方案。
我们将从陶瓷材料的晶体结构、制备工艺、微观组织、外部环境等多方面出发,全面分析陶瓷材料脆性产生的原因。
在此基础上,我们将进一步探讨如何通过改进制备工艺、优化材料设计、引入增韧机制等手段,提高陶瓷材料的抗脆性能力。
本文还将对陶瓷材料脆性问题的研究进展进行梳理,总结目前的研究现状和未来的发展趋势。
希望通过本文的研究,能够为陶瓷材料的应用和发展提供一些有益的参考和启示。
二、陶瓷材料的脆性特点陶瓷材料作为一种重要的工程材料,其脆性特点一直是其应用中的关键问题。
脆性,简单来说,是指材料在受到外力作用时,容易发生突然断裂而没有显著塑性变形的性质。
陶瓷材料的脆性特点主要体现在以下几个方面。
陶瓷材料具有高硬度,这使得其在抵抗刮擦和磨损方面表现出色。
然而,这种高硬度也导致了其脆性增加。
当受到冲击或压力时,陶瓷材料往往因为无法承受过大的应力而突然断裂,这使得其在某些需要承受冲击或振动的应用场景中表现不佳。
陶瓷材料的断裂方式通常为脆性断裂,即在断裂过程中没有显著的塑性变形。
这种断裂方式使得陶瓷材料在受到外力作用时,很难通过塑性变形来吸收能量,从而容易发生突然断裂。
陶瓷材料的脆性还与其内部微观结构有关。
陶瓷材料的微观结构往往存在许多晶界和缺陷,这些晶界和缺陷是应力集中的地方,容易引发断裂。
而且,陶瓷材料的断裂韧性通常较低,这意味着一旦开始断裂,其扩展速度非常快,很难阻止。
尽管陶瓷材料的脆性特点给其应用带来了一定的挑战,但通过合理的材料设计、工艺优化以及复合材料的开发等手段,可以在一定程度上改善其脆性,拓宽其应用范围。
氮化硅陶瓷结课论文总结(推荐5篇)第一篇:氮化硅陶瓷结课论文总结碳材料增韧氮化硅陶瓷摘要:氮化硅陶瓷由于具有高强度、耐腐蚀、导热性良好等优良的性质被研究者所关注,但是氮化硅陶瓷也有陶瓷材料的共性:脆性,这个致命的缺点限制了氮化硅陶瓷在很多领域的应用。
传统的氮化硅陶瓷增韧方法,弥散增韧、纤维晶须增韧、微裂纹增韧等被广泛的研究。
随着科学的发展,碳材料越来越引起人们的兴趣,如碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯等,具有良好的韧性,是增韧氮化硅陶瓷的理想的材料,特别是近年来石墨烯的发现,碳材料的应用被拓宽,石墨烯的良好的延展性,抗拉伸性、高导热率等优点,使得在氮化硅陶瓷增韧方面具有广阔的应用前景。
关键字:氮化硅;增韧;碳纳米管;石墨烯一、氮化硅陶瓷发展随着现代科学技术的发展,对新材料的研究和应用不断提出更高的要求,传统的金属材料越来越难以满足这种日益发展的要求,及待开发新型材料。
多年来,研究工作者们进行了不懈的努力,在材料的制备工艺和性能方面取得了很大的进展。
由于人们认识到陶瓷的潜在优势和金不可克服的弱点,工程陶瓷材料越来越受到世界上许多材料研究单位的高度重视,并取得了许多突破性进展。
随着科学技术发展迅速,原子能、火箭、燃气轮机等技术领域对材料提出了更高的要求,迫使人们去寻找比耐热合金更能承受高温,比普通陶瓷更能抵御化学腐蚀的材料[1]。
Si3N4的出色表现,激起了人们对它的热情和兴趣。
英、法的一些研究机构和大学率先开始对Si3N4进行系统研究,深入认识它的结构性能、探索烧结方法、开拓应用领域。
近些年来Si3N4陶瓷制品已经开始向产业化、实用化迈进了。
目前人们通过广泛深入仔细的研究,发现陶瓷材料是最有希望在高科技领域中能得到广泛应用的候选材料。
Si3N4陶瓷作为一种高温结构陶瓷,具有强度高、抗热震稳定性好、高温蠕变小、耐磨、优良的抗氧化性和化学稳定性高等特点,是优良的工程陶瓷之一[2]。
二、氮化硅的结构和性质氮化硅(Si3N4)陶瓷是无机非金属强共价键化合物,其基本结构单元为[SiN4]四面体,硅原子位于四面体的中心,四个氮原子分别位于四面体的四个顶点,然后以每三个四面体共用一个硅原子的形式在三维空间形成连续而又坚固的网络结构,氮化硅的许多性能都是因为其具有这种特殊的结构,因此Si3N4结构中氮原子与硅原子间结合力很强,其作为一种高温结构陶瓷,素有陶瓷材料中的“全能冠军”之称,氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好,可耐氧化到1400℃,热腐蚀性能好,能耐大多数酸侵蚀,摩擦系数小,与用油润滑的金属表面相似等优异性能,已在许多工业领域获得广泛应用,并有很多潜在用途[3]。
功能陶瓷材料研究论文苏州科技学院化学生物与材料工程学院材料学专业题目:锰锌铁氧体材料的性能研究与制备*名:**学号: **********指导老师:***锰锌铁氧体材料的性能研究与制备摘要:铁氧体材料是当今一种重要的磁性材料。
二十世纪三十年代以来,由于该种材料固有的特性,人们对这种材料产生了浓厚的兴趣,并开展了广泛的研究。
本文主要从锰锌铁氧体入手,介绍了高磁导率锰锌铁氧体的研究历史及其在信息产业发展过程中的意义和作用,同时从配方优化、烧结工艺、测试方法等方面综述了国内外的研究与发展现状。
关键词:锰锌铁氧体;高磁导率;配方;烧结工艺Abstract:Ferrite materials is a very important magnetic materials at present.For the inherent characteristics of this materials,people had a strong interesting in it and extensive research carried out since the 1930s.This article is mainly about MnZn ferrite,introducing the background,the significance and current state of manufacturing high permeability MnZn ferrite was summed up and at the same time the investigation status about composition,sintering process and methods of analysis was reviewed.Key words:MnZn ferrite;high permeability;composition;sintering process引言锰锌铁氧体就其导电性而论属于半导体,但在应用上是利用其磁学性能。
密集烤烟房用氧化铝-堇青石换热陶瓷材料的制备 摘要:本文以矿物原料制备了氧化铝-堇青石换热陶瓷材料,研究其密度、抗震性能和热导率等性能,并将其应用到烤烟生产工艺之中。研究结果表明,随着温度的升高样品的热导率也随之升高,烧结收缩率也随之增大,随着堇青石含量的增加铝矾土含量的降低,样品的热导率现增加后降低,并在堇青石含量为20%,1300℃温度下烧结时达到最大值4.69w/(m.k),此时样品密度为2.78g/cm3,抗震性能良好。 关键词:热导率,天然矿物,热抗震,氧化铝,堇青石 1 引言 目前密度烤房供热系统中绝大多数使用钢制金属换热器,而且大部分使用耐硫酸露点腐蚀性能较差的普通低碳钢。使用高温下耐酸合金钢材可提高耐腐蚀性,延长换热器使用寿命但由于耐酸高温合金钢价格比较高,耐腐蚀性也不是很理想,因此,研究开发耐腐蚀好,性价比高的新型换热器材料将成为一个重要的发展方向。 氧化铝晶体在常温下热导率为30w/m. ℃,小于氧化铍,氮化铝,金刚石和碳化硅等材料的热导率值,而其材料来源广、成本低廉、制造工艺简单的优势却是上述材料远远不能相比的。但氧化铝陶瓷的热膨胀系数大,热抗震能力较差,这些缺点在很大程度上限制了其应用的范围,在以往,也未见氧化铝作为换热器材料的使用报告。向氧化铝中掺杂堇青石制备氧化铝-堇青石复合陶瓷,则可以大大改善其高温热物理性能,从而可以将氧化铝陶瓷材料拓展于热工业中。 2 实验 2.1 实验原料及方案 实验主要的原料为山西孝义产铝矾土,河南登封产堇青石,广西三环产钾长石,陕西铜川上店土,白云石和碳酸钡作为添加剂少量使用。所有原料都预先进行破碎粉末,所得粉料过100目筛备用。按照表2配料,分别记为1#、2#、3#、4#组,四组配方中紫木节土、钾长石、白云石和碳酸钡含量一致,分别为7%、3%、4%和4%,仅改变铝矾土和堇青石的含量。将制备好的配合料按照料:球:水=1:1.5:2的质量比例,在以刚玉球为研磨介质的球磨罐中球磨48h,然后在100℃下烘干24h。 将球磨48h后烘干得到的配合料造粒,分别在4MPa的压力下成形得到直径为12mm的圆片坯体,在20MPa压力下成形得到尺寸为50mm×30mm×15mm的块状坯体。然后分别在1280℃和1300℃温度下烧成得到氧化铝-堇青石陶瓷样品,烧成温度受限于中试陶瓷厂窑炉的烧成温度。 2.2性能测试 样品的体积密度用阿基米德原理测试;样品的烧结线收缩率用游标卡尺测量; 陶瓷样品的抗热震性能按照YB/T376.3[1]进行测试,将样品分别在800℃和600℃中保温20min以使之充分受热,然后取出在20℃的水中急冷,完全冷却后擦干样品表面的水分,观察样品表面是否产生裂纹,反复进行上述试验。在800℃下进行10次试验,600℃下进行40次试验,样品没有出现开裂现象,即通过了抗热震性能试验。 样品的热导率采用TC-7000H激光热常数仪进行测试,热导率的单位为W/(m·℃)。 3 结果与讨论 3.1样品的密度和收缩率分析 烧成后样品的密度见图1。结合表2各组配方,随着温度的提高,同一配方的样品的密度有所提高,说明提高温度可以促进样品的烧结致密化[2]。 由于所用的原料基本上为矿物原料,所含的各种碱金属和碱土金属氧化物如MgO、CaO、Na2O等都起到了烧结助剂的作用。烧结过程中,这些物质在较低温度下能够产生液相,小固体颗粒在液相中熔解,并在他处析出使得晶粒长大。液相对大颗粒的润湿,使得颗粒相互接近并填充气孔,从而促进了样品的烧结致密化;随着烧成温度的提高,Al3+的扩散速度也相应提高,同时形成的液相也大大增加,烧结进行得更为彻底,所以密度也迅速提高[2]。 由图1可知,在1280℃和1300℃两个温度下,随着堇青石含量从40%下降到10%,烧成后陶瓷样品的密度均呈上升的趋势。这主要是因为堇青石密度较小,约为2.5g/cm3, 而铝矾土密度较大,约为3.6g/cm3,因此样品密度主要取决于铝矾土和堇青石这两种主要原料比重和烧结程度。堇青石所占比重越多,陶瓷样品密度就越小。 图2为样品烧结线收缩率曲线,随着温度的提高和堇青石含量的增加,样品的烧结线收缩率都呈增长的趋势。提高温度有助于烧结的进行,这是因为温度提高能够产生更多的液相,从而加强液相烧结,样品的线收缩率增大。氧化铝的扩散系数低,烧结困难,因此铝矾土含量越高,烧结就越困难。实验中铝矾土的含量随着堇青石含量的提高而降低,从而使得样品烧结变得更为容易,但是从样品热导率方面考虑,堇青石的含量不宜太多。 3.2抗热震性能分析 所有样品的抗热震性能都通过了试验,符合标准YB/T376.3的要求[1]。 要提高材料的抗热震性能,要求材料具有高的原始强度、导热系数、低的热膨胀系数和弹性模量, 提高材料强度和弹性模量之比(σ/E值),意味着材料可以吸收较多的弹性应变能而不致开裂,可使内应力得到缓减, 但这些性能上的要求往往难以同时满足。 少量的分布均匀的气孔可以使得材料在热冲击下的裂纹扩展路线变得曲折,钝化裂纹,从而在一定程度上提高材料的抗热震性能[4]。但是气孔若太多,因为其各项参数与陶瓷基体相差甚远,在热冲击下会形成较大的内应力,对于陶瓷的抗热震性能更多的是负面的影响。 但更高温度下烧成的样品中,随着烧结的进行,气孔减少,样品密度逐渐增大,堇青石与氧化铝形成长柱状固溶体,能够紧密交错填充在氧化铝晶粒之间,这样可以提高裂纹扩展需要的能量,从而增强了材料的抗热震性能[3]。 陶瓷的晶界主要是玻璃相,这是烧结过程中助熔剂形成的液相冷却的产物。玻璃相会降低抗热震性能,因此在制备过程中应当尽量减少液相的形成。 3.3热导率分析 图3为不同烧成温度下烧结的样品的热导率曲线,随着堇青石含量的提高,铝矾土含量的降低,样品的热导率先上升、后下降。在堇青石含量为20%、铝矾土含量为62%时,分别在1280℃和1300℃温度下煅烧得到的样品热导率均为最大值,分别为4.52W/(m·K)和4.69 W/(m·K)。 样品的热导率取决于组分中氧化铝的比重以及烧结程度,虽然第1组样品的密度最大,但是由于其烧结程度是最低的,所以样品中气孔较多,致密程度不够,所以热导率不是最大;而第4组样品的烧结收缩率是最高的,但是由于含堇 青石较多,氧化铝含量比较低,所以其热导率反而是最低的。1300℃温度下烧成的样品比1280℃温度下烧成的样品的热导率普遍都高一些,这说明实际生产时,应该尽量提高烧结温度,以提高产品的性能。但是综合考虑到样品的变形问题,收缩率不宜太大,因此应该由样品的组分和结构确定合适的烧结温度区间。 玻璃相的声子平均自由程较低,相当于几个晶面间距,所以玻璃相的热导率往往是很低的。同时由于玻璃相的存在,声子在运动过程中会被相界面所散射,进一步降低了材料的热导率[5]。因此在研制高热导率陶瓷的过程中应当尽量降低样品中玻璃相的含量,可以采取固相烧结为主、液相烧结为辅的方式进行热处理,让玻璃相对材料热导率的不良影响尽量降低。 样品中的气孔对热导率也有不利影响,气孔会增加声子散射界面,使得声子在传播过程中受到气孔界面的散射,从而降低热导率,因此必须尽量降低气孔率。但是另一方面,从抗热震考虑,需要有一定量微小分布均匀的气孔来增强抗热震性能[4]。 4 结 论 实验结果证明,烧成温度和配方组成对氧化铝-堇青石导热陶瓷样品的性能共同起决定性作用。随着温度的提高,样品的热导率也有所提高,烧结收缩率也增大。随着堇青石含量的增加,铝矾土含量的降低,样品热导率先降低后增加,并在堇青石含量为20%、1300℃下烧结时达到最大值4.69W/(m·K),样品的密度为2.85g/cm3,抗热震性能良好。 参考文献 [1] 耐火制品抗热震性试验方法:水急冷裂纹判定法[S](第3部 分),北京:冶金工业出版社,2004,1~20. [2] 陆小荣,朱永平.陶瓷工艺学[M].长沙:湖南大学出版社, 2005,169~174. [3]韩亚苓,张巍,潘斌斌等. Al2O3-堇青石陶瓷的制备和抗热震性 能研究[J]. 沈阳工业大学学报,2007 ,29 (4) :380~391. [4] 关振铎,张中太,焦金生.无机材料物理性能[M].北京:清华大学 出版社,1992,81~82. [5] 奚同庚.无机材料热物性学[M].上海:上海科技出版社, 1980,18~24. Preparation of Alumina-Cordierite Ceramics for Heat Exchanger Used in Flue-cured Tobacco Room YUAN Hong-tao1,LU Ping2,MEI Dong-hai1 (1.Tobacco Company of Hubei Province,Hubei 430070,China;2.Green building materials and manufacturing engineering research center of ministry of education,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070, China) Abstract:Cordierite ceramic for heat exchanger was prepeared by mineral raw materials and was used in flue-cured tobacco production processing.The bulk density, the shrink, thermal shock resistance and thermal conductivity of the samples were researched.The results showed that the thermal conductivity and sintering shrinkage of the samples increased with the temperature raising,and also with the increasing of cordierite and decreasing of alumina, the thermal conductivity raised first and then fall off. When cordierite content was 20% and sintering temperature was 1300℃,the thermal conductivity reached the maximum 4.69W/(m·K),and the density was 2.78g/cm3.The samples revealed excellent thermal shock resistance. Key words: mineral raw materials; thermal conductivity; thermal shock resistance; alumnina; cordierite