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陶瓷材料基础Lorem Ipsum
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陶瓷材料基础
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
fired sample
largely unmolten phases
(Flint SiO2)
melting and liquid phase
sintering
new phases crystallising
in frozen melt
一、晶相
主要组成相，对其物理、化学、机械性能
起决定作用。
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。
2. 晶相的晶体结构 主要是氧化物结构和硅酸盐结构。
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
八面体间隙和四面体间隙
(2)硅酸盐结构: 陶瓷的主要原料。
长石: Na2O•Al2O3 • 6SiO2
高岭土: Al2O3 • 2SiO2 • H2O
硅氧四面体(SiO4)
_
_
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硅酸盐的5种晶体结构:
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
: 镁方柱石(Ca2Mg[Si2O7])
C. 链状结构: 顽火辉石(Mg2[Si2O6])(单链)
透闪石(Ca2Mg5[Si4O11](OH))(双链)
具有某些高分子的特性。
: 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。
E. 架状结构: 石英、钾长石(K [Si3AlO3])
膨胀率小。
石英
871℃ 1477℃ 1713℃
β石英 β磷石英 β方石英 熔融石英
16% %
573℃ 120℃ 220℃
  % % %
 
α石英 α磷石英 α方石英
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;
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。
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。
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。
第二节 陶瓷材料性能
一、机