文档介绍：功能陶瓷材料物理
《材料物理导论》第 7 章
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前言
材料可以分成三大类，金属、陶瓷、有机高分子。
金属材料的基本特征是：由金属元素原子构成，原子之间的结合是金属键，含有许多自由电子。
有机高 1250 1300
保温时间（h） 6 6 6 6 6
平均晶粒直径（μｍ） 2 3 5 6 7
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烧结中其它要注意的问题：
除烧结温度、保温时间外，烧结气氛是影响材料结构和性能的重要因素。
 
有些陶瓷烧结过程要求氧化气氛，应防止出现还原气氛，故样品中要避免混入有机杂质，坩埚要保持清洁，以免有机物燃烧形成还原气氛。
 
有些陶瓷中的某些元素在烧结过程中容易挥发，对这种情况，要加相应的保护气氛。
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7、后处理：
极化、磁化等后处理是一些专用功能陶瓷烧成后的必要处理过程，目的是使各晶粒中的某性能尽可能按同一方向排列，以达到块材整体具有较强的性能。
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二、化学法制备陶瓷粉料
普通陶瓷工艺，由于陶瓷粉料粗，混合不可能完全均匀，粉料颗粒表面积小，化学反应进行困难，不但要有较高的温度，而且要有很长的时间。
为了提高陶瓷质量，人们对粉料制备进行了许多研究，发明了多种制备超细陶瓷粉料的方法。其中，湿化学法尤其重要。
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1、共沉淀法
共沉淀是指溶液中一种不溶或难溶成分在形成沉淀过程中，将共存的某些其它组分一起带着沉淀下去的现象。共沉淀的原理基于表面吸附、形成混晶、异电核胶态物质相互作用及包藏等。吸附共沉淀：特征是主沉淀成分表面积大、吸附力强，故吸附和富集效率高。
混晶共沉淀：两种金属离子和一种沉淀剂形成的晶形、晶核相似的晶体，称为混晶。如PbSO4-SrSO4混晶。
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例: PZT粉料的共沉淀法制备
TiCl4和ZrOCl2·8H2O配成溶液
↓通以氨气
共沉淀生成（Zr,Ti）O2·XH2O 料浆
↓加水
洗去Cl－
↓NH4NO3
帮助澄清
↓HNO3
Zr和Ti的硝酸盐溶液
↓与Pb(NO3)2 溶液混合
Pb2+Zr4+(NO3)x溶液
↓通氨气
共沉淀生成Pb(OH)3·(Zr·Ti)O2·XH2O
↓水洗、浓缩、干燥
得到化学组成比较均匀的10～20μｍ的PZT粉料
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方法要点：
将最后材料所需的金属成分制备成金属醇盐。
金属醇盐或其它盐类通常溶解在醇、醚等有机溶剂中形成均匀的溶液(Solution),
溶液通过水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应经过溶胶-凝胶转变形成凝胶（Gelation）。
再经过热处理，除去凝胶中的剩余有机物和水分，最后形成所需的材料。
2、Sol－Gel法
Sol－Gel法的优点：
高度均匀性，高纯性，可降低烧结温度，可在分子水平上进行组元控制。
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例: YSZ粉的Sol－Gel法制备
异丙醇锆醋酸钇
↓混合搅拌
均匀溶液
↓吸水；水解－聚合反应
溶胶
↓干燥
凝胶
↓
煅烧
↓
YSZ粉末纳米级大小
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三、一些特殊的烧结方法：
1、热压烧结：
就是在对样品施加压力的条件下烧结。
热压烧结是在高温下加压力，有利于颗粒之间的接触核扩散效应，与普通烧结方法相比，可以降低烧结温度、提高陶瓷密度（普通烧结陶瓷很难达到理论密度的98%而热压烧结陶瓷则可达到理论密度的99%以上），通过改变热压条件控制晶粒生长。
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2、气氛烧结：
● 对氧化物陶瓷烧结时，氧气氛对产品性能影响极大。
例如：BaTiO3随烧结的氧分压由低向高变化，烧成的材料则由n型转化为p型。
● 通氧有助于提高烧成产品的密度：
在大气气氛中烧结，残存在材料中的剩余气孔主要