第一篇：Q. 先進陶瓷材料-2011中國材料研討會

2011中國材料研討會 5.17-5.20 北京

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Q.先進陶瓷材料

分會主席：羅宏杰，陳大明，胡利明

單元Q1：5月19日上午 主持人：陳大明，胡利明 8：30—8：55am *Q1 原位生長碳納米管及其在SiCf/SiC復合材料中的應用

周新貴；國防科技大學航天與材料工程學院

連續SiC纖維增強SiC復合材料（SiCf/SiC）是航空航天和聚變能源等高技術領域理想的高溫結構材料。本研究采用碳納米管（CNTs）調整了纖維與基體間的界面結合強度，同時利用其自身的優異性能對復合材料進行二次增強。首先通過化學氣相沉積工藝（CVD）在SiC纖維編織件內原位生長了碳納米管，對其生長工藝及機理進行了系統研究；然后通過先驅體浸漬裂解工藝（PIP）制備了CNTs-SiCf/SiC復合材料；最后探討了碳納米管的引入對復合材料力學性能的影響及其作用機制。結果表明，采用0.1 mol/L的Ni–La–Al復合催化劑前驅體真空浸漬SiC纖維編織件后催化生長碳納米管效果較好；碳納米管遵循頂端生長模式，在SiC纖維表面呈“森林”狀分布；碳納米管體積分數為5.21%時，CNTs–SiCf/SiC復合材料的彎曲強度、模量和斷裂韌性分別提高了16.3%、90.4%和106.3%。

8：55—9：20am *Q2 The morphology research of the single crystal particles of α-Al2O3 nano-powder prepared by combustion 張增志，陳志純，周爽；中國礦業大學北京

The single-crystal α－Al2O3 nano-powder was prepared by combustion chemical deposition.Its crystallization rule was characterized by TEM and SEM and the best technological conditions preparing for the α－Al2O3 nano-powder were determined.The results showed that most of the α－Al2O3 powder particles prepared by combustion chemical deposition

were hexagonal columnar and spherical and a very small number of particles were rhombohedra.The best α－Al2O3 nano-powder could be prepared under the technological conditions of high temperature, low reactant concentration, appropriate detention time and fast cooling.9：20—9：35am Q3

高溫過濾支撐體用SiC基多孔陶瓷的制備與表征 展曉元；山東科技大學

以200目的SiC 為骨架材料，特定配比的硅酸鈉、氧化鋁和硼酸的混合物為粘結劑，在1250 ℃燒結，并保溫1 h，制備了可用于高溫過濾膜支撐體的SiC 基多孔陶瓷。用電子探針觀察了多孔陶瓷試樣斷面的形貌，用波譜儀(WDS)測得不同SiC 顆粒粘結處的粘結劑的元素組成，結果顯示粘結劑各組分在多孔陶瓷中分布較均勻，有利于形成玻璃相；X 射線衍射(XRD)分析表明粘結劑中主要為石英相和玻璃相；多孔陶瓷的氣孔率隨著羧甲基纖維素鈉含量的增加而升高，其抗彎強度隨著羧甲基纖維素鈉含量的增加而降低；在粘結劑含量為3%時，多孔陶瓷的氣孔率和抗彎強度都取得了較高的值，分別是32.3%和26.3 MPa；研究表明此多孔陶瓷可用作高溫氣體過濾膜的支撐體材料。

9：35—9：50am Q4

CeO2和Nd2O3摻雜對CaO-SiO2系微波陶瓷微觀結構與介電性能的影響

吳松平，陳東福；華南理工大學

以CaCO3和SiO2為原料，CeO2和Nd2O3為摻雜劑，采用固相反應法制備了CaO-SiO2系微波陶瓷，并運用XRD, SEM 和矢量網絡分析儀對CaO-SiO2體系陶瓷材料的相組成、顯微結構和介電性能參數進行了表征。結果表明，不同摩爾比組成的CaO-SiO2體系生成了不同晶相的樣品，CeO2和Nd2O3的摻雜對CaO-SiO2系微波陶瓷的性能有顯著的提高。

www.tmdps.cnAl粉末的組織結構分析 葉丹，賈德昌，楊治華；哈爾濱工業大學

在本文中，我們以立方硅粉(c-Si)、六方氮化硼(h-BN)、石墨(C)和金屬鋁粉(Al)為原料，采用機械合金化的方法制備出了非晶的SiBCNAl粉末。利用X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）和高分辨電鏡（HRTEM）對粉末的微觀結構進行了觀察，結果顯示:機械合金化后的SiBCNAl粉末基本實現了非晶化，并且各種元素分布比較均勻。同時，采用X射線光電子能譜（XPS）研究了各組分間的價鍵狀態。

www.tmdps.cnT）進行氧化處理。同時，選擇適當的酸性溶劑可以有效地提高臭氧的氧化性。本文選擇1M HNO3 和1M CF3COOH 作為溶劑，分別考察了反應時間、溶劑對MWCNT氧化開口的影響。通過與經典的濃硝酸氧化法進行比較，得出臭氧鼓泡氧化法能更好的切斷碳管，實現碳管的兩端開口，增加它的溶解性。用BET來初步表征碳管的形態變化，采用TEM來觀察碳管開口情況及形貌分析，FT-IR鑒定表面修飾效果。

墻展 QP1

Preparation of AlMgB14 by Field Activated and Pressure Assisted Synthesis

劉雯，苗洋，薛鵬飛；太原理工大學材料學院

In this paper, Mechanical alloying（MA）and field activated and pressure assisted synthesis（FAPAS）combining the method of in-situ synthesis were used for the preparing ultra-hard, super-abrasive AlMgB14 composite ceramic.AlMgB14 was performed at 1500oC under a pressure of 60 MPa.The sample was examined by SEM and XRD.The products contained AlMgB14, the remaining phases included spinel and impurity came from the milling process.The product had a hardness of 3527.67HV.A new approach is brought forward by the mechanical alloying assisted FAPAS process(MA-FAPAS)to have synthesized AlMgB14.The results show that the hardness by

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FAPAS method is better than others.QP2 磷酸鹽粘結氮化硅多孔陶瓷的制備 趙夢，張躍；北京航空航天大學

多孔氮化硅陶瓷因其兼具較高的強度、韌性、抗蠕變性、抗雨蝕、抗熱沖擊性能以及較小的密度、介電常數和介電損耗等特性，被廣泛的應用于多科學領域。但由于氮化硅高溫燒結容易氧化，通常需要氣氛保護，對設備的要求高，能耗大。而生產形狀復雜、尺寸要求精確的產品，其生產成本高、燒結后難加工。改善氮化硅陶瓷的成型與燒結工藝，使其滿足近凈尺寸成型及低溫燒結是目前研究的關鍵問題。

本研究利用一種新的膠態成型方法與低溫燒結技術相結合，將磷酸二氫鋁作為粘結劑使氮化硅漿料充模后原位固化成型。利用固化劑MgO與磷酸二氫鋁的水化反應生成針柱狀晶體磷酸鹽，將氮化硅顆粒包裹結合在一起并實現低溫燒結。通過不同溫度及粘結劑含量對固化速率和坯體強度的影響，確定最佳的成型工藝。在大氣中對成型的坯體在較低溫度下燒結（1000~1300℃），探討了粘結劑含量，燒結溫度及不同表面改性技術對Si3N4陶瓷微觀結構和機械性能的影響。采用JSM-5800型掃描電鏡觀察試樣微觀形貌，利用三點抗彎法與Archimedes 法測定試樣的強度和顯氣孔率。

結果表明：在50℃時，注漿30min后漿料固化成型，坯體表面光滑強度高，收縮率近于0，而且避免了有機粘結劑體系脫脂工藝造成的開裂變形等不利因素。1300℃，Al（H2PO4）3相變形成的C-AlPO4對Si3N4顆粒良好的潤濕及包覆，得到的多孔Si3N4陶瓷表面致密內部多孔，氣孔率25%-55%，抗彎強度11-16MPa。粘結劑含量的提高，有利于加速漿料的固化，并且可以防止在干燥過程中裂紋和變形等現象發生，燒結時能將Si3N4顆粒有效粘結，提高了機械性能。燒結溫度對機械性能和微觀結構都有影響，隨著燒結溫度提高，試樣強度提高，氣孔率下降。此外，利用抗氧化涂層對陶瓷表面進行改性處理，也能顯著改善樣品內部氧化問題，提高其機械性能。

QP3

溶膠凝膠方法制備的CaCu3Ti4O12-Al2O3復合陶瓷的介電性能與IV特性

袁健聰，林元華；清華大學材料科學與工程系

本實驗通過溶膠凝膠方法制備得到CaCu3Ti4O12-Al2O3 復合陶瓷粉料，并在1000℃、1050℃和1100℃三個溫度點燒結成瓷。采用XRD、SEM等對得到的樣品的成分、結構進行了分析，發現材料為復相體系。在此基礎上，對材料的介電性能、IV非線性特性做了相關測試。復合樣品的介電特性隨溫度變化較小，在較低溫度下，復合樣品的介電常數要高于純的CCTO樣品。對材料的IV測試發現，復合陶瓷的非線性系數沒有基本保持不變，但其壓敏電壓提升到約800V/mm。

QP4

Fabrication of LSO Scintillator Ceramics by a Solid-state Reaction Method

Huamin Kou，Wei Li，Benxue Jiang；中國科學院上海硅酸鹽研究所

Polycrystalline LSO ceramics were fabricated by a solid-state reaction and method using high-purity Lu2O3, SiO2 and CeO2 powders, and the effects of ball-milling time on the morphologies of raw materials were studied.TG/DSC measurement indicated the phase transformation occurred at about 1080oC.The densification and the microstructure evolution were investigated during hot pressed sintering from 1600 oC to 1670oC.Results indicated fully dense LSO:Ce ceramic with average grain size of 5um was obtained by sintering at 1620oC for 2 h.QP5

The Research on the Anisotropic Grain Growth of Alumina

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梁艷媛，陳大明，仝建峰；北京航空材料研究院

Anisotropic grain growth is not one of the intrinsic properties of alumina but rather is an extrinsic property that is controlled by certain impurities that are introduced during powder synthesis, processing, or sintering.In this paper, the 96% percent of alumina ceramics with different addictives were made by gel-casting, the microstructure of the ceramics were SiC filaments were widely used as reinforcements in metal-matrix and ceramic-matrix composites.Prepare C-core SiC filaments by CVD process using DC electrically heating for the first time.The influence of reaction temperature on the C-core SiC filaments coating by CVD process was studied in CH3SiHCl2-H2-Ar system.Various techniques of SEM, XRD, Raman, and AES investigated and the sinter mechanism was analyzed.The results shows that only spherical grains were obtained when only liquid-forming addictives silica(SiO2)and calcium oxide(CaO)were introduced, while only CaF2 was introduced the grains grew abnormally to become platelike, when both liquid-forming addictives and CaF2 were introduced, elongated grains can be formed.QP6 Na3PO4復合電解液制備的Zr-4合金陶瓷膜的防護性能

但敏，童洪輝，沈麗如；核工業西南物理研究院2所

選擇磷酸鹽為主要成分的復合電解液體系，用微弧氧化方法在Zr-4合金進行表面處理，以改善其抗溶液腐蝕性能。分別用掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射等探討了Zr-4合金中組織形貌、化學組成和相組成，并借助電化學極化曲線測試評價了膜層的性能。結果表明，zr-4合金微弧氧化膜層為一連續整體，厚度均勻，與基體結合牢固；膜的相結構主要為四方和單斜相的二氧化鋯組成，并形成較好的晶相結構；在O.5 mol／L H2S04溶液中的室溫電化學行為，對Zr-4合金微弧氧化膜的抗腐蝕性能進行了評價，氧化膜抗腐蝕性能比基體提高顯著，自腐蝕電位上升最高約300 mV，自腐蝕電流密度最高減小約2個數量級，極化電阻明顯增大。

QP7 Study on the Influence of Reaction Temperature on the Preparation of C-Core SiC Filaments Huang Hao，Chen Daming，Li Zhenxi；北京航空材料研究院

has been used to analyze and characterize the size of crystal grain, the microstructure, the morphologies, The Si/C atomic ratio of CVD SiC.The experimental results show that the large influence of reaction temperature on the deposition rate, the size of crystal grain, the microstructure, the morphologies, The Si/C atomic ratio of CVD SiC filaments.QP8

納米陶瓷材料的制備、性能及應用

王曉斌，徐進；安徽宣城晶瑞新材料有限公司

與傳統陶瓷材料相比，納米陶瓷材料依其獨特的結構和特性倍受大眾關注。本文著重介紹納米陶瓷材料的制備方法、性能以及應用，并結合國內外的研究狀況，進一步細討了納米陶瓷在各個領域中的最新應用。

QP9

高壓電活性BaTiO3陶瓷的電學性能及機理研究 馬楠；北京科技大學

BaTiO3陶瓷作為一種發現比較早的壓電陶瓷材料，具有原料成本低、容易通過摻雜改善性能的優點。本文采用傳統固相燒結工藝，在較低的燒結溫度下制備出了具有較高壓電活性的BaTiO3陶瓷。研究了燒結溫度（1100~1230℃）對BaTiO3電學性能的影響，并分析了樣品具有高壓電活性的原因。用X射線衍射（XRD）分析了其物相，用光學顯微鏡觀察分析了BaTiO3的微觀組織結構和電疇構型，測試了樣品的密度、壓電性能、介電性能、機械品質因數等電學性能。X射線衍射分析結果表明：燒結溫度從1100℃升高到1180℃，陶瓷樣品發生了從四方相到正交相的轉變。在光學顯微鏡下觀察到了帶

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狀或魚脊骨狀的電疇構型。燒結溫度高于1180℃時，樣品的相對密度達94%以上。其中在1190℃燒結時，陶瓷樣品具有較好的電學性能：d33 = 355 璃相的有害作用相互相抵消，導致型殼的抗彎強度在某一數值附近波動。型殼自重變形測試表明，隨硅溶膠中二氧化硅濃度的提高型殼的自重變形量pC/N，εr = 2804。

QP10 鈦酸鋇壓電陶瓷的低溫燒結與性能研究 楊偉剛，張波萍，馬楠；北京科技大學

隨著人類社會可持續發展的要求，壓電陶瓷的無鉛化是其發展的必然趨勢，其中鈦酸鋇（BaTiO3）是發現最早的無鉛壓電陶瓷，也是最先獲得應用的壓電陶瓷材料。但其較高的燒結溫度(1350℃)限制了其實際應用，降低致密燒結溫度非常必要。本實驗選取2-8 mol％LiF（99.9%）與BaTiO3粉體混合球磨、成型、于1100℃燒結2小時，測試了陶瓷塊體的鐵電性能、壓電性能以及介電性能。實驗結果表明：所有樣品均為單相鈣鈦礦結構，未出現雜相。隨著LiF含量的增加，塊體的密度逐漸增加，LiF含量為5 mol％時，相對密度達到95％，陶瓷樣品的矯頑場及剩余極化強度均逐漸減小，d33則先增大后減小，當LiF含量為4 mol％時，d33最大為270 PC/N，kp為0.45。LiF含量為5 mol％陶瓷樣品的相對介電常數(ε)值最大為3500(1 kHz)。BaTiO3中添加LiF不僅有效地降低了BaTiO3的致密燒結溫度而且獲得了優異的壓電性能。

QP11 玻璃纖維增強SiO2復合氣凝膠的常壓制備與表征 吳國友，羅鳳鉆，邵再東；廈門大學材料學院

QP12

硅溶膠中二氧化硅濃度對單晶型殼性能的影響規律

寧英，于興福，王鐵軍，蘇潤濤；沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司

通過調整硅溶膠中SiO2濃度，制備出不同條件的硅溶膠單晶型殼，通過測定出型殼在不同溫度條件下的抗彎強度和撓度變化，研究了硅溶膠中二氧化硅濃度對單晶型殼性能的影響。研究結果表明，在1350℃條件下，隨硅溶膠中SiO2濃度的提高，型殼抗彎強度提高，而在1550℃和1600℃條件下，高溫型殼中形成的二次莫來石相的強化作用與玻

減小，撓度增大。澆注試驗表明，采用二氧化硅濃度為15.65%至24.6%的硅溶膠涂制出型殼均未出現跑火現象，強度滿足單晶鑄造需求。

QP13

BST-SiO2-B2O3系微晶玻璃陶瓷結構和性能研究 趙幫嶺，劉興，李建康；蘇州科技學院化學與生物學院

采用Sol-Gel工藝制備了(Ba0.5Sr0.5)TiO3(BST)-SiO2-B2O3系鐵電玻璃陶瓷。通過XRD、SEM對其微觀結構和顯微結構進行了分析，并通過阻抗分析儀測試其介電溫譜（-50~100℃）。結果表明：SiO2-B2O3系BST鐵電玻璃陶瓷的相結構為立方鈣鈦礦相，顯微結構呈微晶結構，當BST相與玻璃相的摩爾比為4:1時，顆粒平均粒徑為1.35μm。隨著SiO2-B2O3玻璃相含量的增加，εr明顯降低，同時居里峰寬化，TC向低溫方向移動。

QP14

Study of Ti3AlC2/Cu Composite with the unusal Microstructure

Zhang Hong-bing, Zhai Hong-xiang，Huang Zhen-ying;Meterial Engineering Center, Beijing Jiaotong University

Microstructure of Ti3AlC2/Cu composite was studied，in order to explain the special high strenth of Ti3AlC2/Cu.Different volume ratios of Ti3AlC2 and copper powders were mixed, Isostatic cool-pressed the mixture into bulks at 200Mpa, then sintered at 1150℃.The sintered bulks were immersed into acid and then observed with EM.Microstructures show that the positions left by the pull-off Ti3AlC2 grains are hexagonal.It suggests that the corrosion of Ti3AlC2 grains mostly begaining at the grain boundary of polycrystalline Ti3AlC2 grains.We firstly obtained an photo of a independent

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pull-off Ti3AlC2 grain, and it indicated that the corrosion of Ti3AlC2 grains is also begaining with the Cu-Al alloy layer.Ti3AlC2 grains were corroded into nano chips at the end of corrosion.www.tmdps.cn

第二篇：蓬勃發展的先進陶瓷

蓬勃發展的先進陶瓷產業

無機非金屬材料是材料領域的一個大類，對人類的發展、社會的進步和人民生活水平的提高有重要作用。陶瓷是最重要的無機非金屬材料，先進陶瓷材料則專指用精制高純人工合成的無機化合物為原料，采用精密控制工藝成型烷結而制成的高性能陶瓷，以區別于用天然無機物燒結而成的傳統陶瓷（如碗盆瓶杯等）。先進陶瓷材料大致可分為結構陶瓷與功能陶瓷兩個部分。

1·先進陶瓷材料的重要性

與金屬或高分子材料相比，先進陶瓷材料更具各眾多獨特的性能，如結構陶瓷優異的高溫力學性能，功能陶瓷特有的光、聲、電、磁、熱或功能稿合效應是其他材料難以具備的。事實上，現代無機非金屬材料已經在很多領域，特別是諸多高技術領域，獲得關鍵性的應用。

無機材料是現代信息與通信技術的基礎。大型集成電路中的各類陶瓷基片和襯底材料，光纖通信中的石英光纖等是整個信息產業中最為關鍵的材料。另外，光通信中有源器件中的激光工作物質、無源器件中光纖連接器用的氧化鍺陶瓷材料等都是現代光通信領域內必不少的關鍵材料。

國防軍工領域中，陶瓷材料發揮了關鍵作用。戰略導彈、軍事衛星和導彈防御系統是滿足現代和未來國家安全需要的.“殺手锏”。戰略導彈上的防熱端頭帽、各類衛星星體和箭體用防熱溫控涂層材料、火箭噴管碳／陶瓷梯度復合材料和導彈防御系統中的微波介質材料等等，均是先進陶瓷材料。

無機材料在環境保護中做出了貢獻。廢氣的處理是環保的重要方面，將廢氣轉化為無害的氣體需要多孔或蜂窩狀的陶瓷作為轉化器的載體材料或催化／載體一體化材料.其他各種高溫吸附、分離和催化材料等也是先進陶瓷材料。清潔能源如太陽能、核能、燃料電池等，均離不開無機非金屬材料。

無機材料為人類健康造福。疾病早期診斷采用的先進的醫療設備（如高分辨Ｂ超儀、高速CT和正電子斷層掃描成像儀PET等）中最關鍵的探測材料，如超聲波發射與探測材料、高能射線探測材料是陶瓷或晶體材料。人工關節、齒科材料等是一類具有生物活性的結構陶瓷材料。

無機材料在傳統產業改造中的作用越來越大。各類高檔耐磨耐腐蝕密封材料、陶瓷軸承、鋼筋軋制用復合陶瓷材料不僅提高了相關傳統行業的效率，節約了成本，減輕了勞動強度，還對環境保護大有禪益。高性能的發熱體材料是半導體行業使用的加熱設備的關鍵材料。

以上情況可以看出，很多高技術產業和國防軍工的發展在很大程度上要依賴包括陶瓷材料在內的無機材料技術的突破和發展才得以實現。國家對高技術和高技術產業的未來需求同樣離不開材料的進一步發展。反過來，我國的高技術產業和國防軍工的發展，無疑也向無機材料提出了新的更高要求。結構陶瓷將在國防軍工、信息通訊、環保和傳統產業改造中發揮越來越大的作用。

2·日新月異的大無機

無機非金屬材料專業的概念

無機非金屬材料，主要有陶瓷，磚瓦，玻璃，膠凝材料（水泥，石灰，石膏等），混凝土，耐火材料和天然礦物材料等傳統材料以及新型陶瓷，微晶玻璃，光纖玻璃，MDF水泥，纖維增強混凝土等新型材料。新型無機非金屬材料主要有以下幾類：

新型陶瓷 主要是指發揮材料機械、熱、化學等功能的一大類高性能陶瓷。按照其組成將其分為氧化物類（如氧化鋯、氧化鋁等）和非氧化物類（如氮化硅、碳化硅等）。一般具有很高的熔點硬度及較強的抗化學腐蝕能力，因而主要用途包括各種高溫結構件（如噴嘴、熱交換器、高溫過濾器、加熱元件等）、耐磨材料（如軸承、球磨介質、脫水版等）、耐腐蝕部件（如管道、球閥、泵材等）、密封件、抗沖擊結構件（如陶瓷裝甲等）、發動機同陶瓷部件等。到目前為止，新型陶瓷的高性能和可靠性問題在一些先進工業國家已逐步解決，降低材料的成本和提高材料的功能成為新型陶瓷大規模商業應用的主要障礙。我國的先進研究也取得了飛躍發展，某些研究甚至處于國際領先地位。但仍有若干高品質的陶瓷原材料需要進口，包括AlN、B4C等。對于TiB2等，由于其潛在的軍事用途，美德等都禁止向中國出口。此外，我國各行業都在飛速發展，對高可靠性、大尺寸、復雜形狀結構提出來更高的要求。這都需要加大投入，解決有關的技術問題。新型陶瓷在進入廣泛的應用則遇到兩個問題：工業化技術不完善，產品成品率不高;產品成本太高，無法與進口產品競爭。這也是我國新型陶瓷產業化和參與國際競爭需要解決的核心問題。

特種玻璃 特種玻璃以其所具有的功能特性可以分為光學功能玻璃、電磁功能玻璃、熱學功能玻璃、李學功能玻璃、化學功能玻璃以及生物功能玻璃燈。其應用各異：比如光學功能玻璃可用于光信息處理、光傳感器等，生物及化學功能玻璃可用于環境凈化、疾病的治療等……技術問題是面臨的主要難題，未來的經濟效益也是需要考慮的。近一二十年玻璃材料科學與工藝得到迅猛發展，由于核磁共振、掃描電鏡等先進手段的綜合運用玻璃材料的研究從宏觀進入微觀，現在可以對玻璃系統的結構驚醒分析和推算，了解其組成、結構等對玻璃的形成、分相、性能及功能的影響。技術問題是面臨的主要難題，未來的經濟效益也是需要考慮的。未來光電子玻璃、生物玻璃等將有大幅度的發展，又卡能形成很大的商品市場。

無機纖維 無機纖維主要是光導纖維和增強纖維。光纖除大量應用于通訊外，還可以作為力、熱、點、磁等多種物理量的靈敏傳感器，可在極其惡劣的環境中使用。光纖的研究已十分成熟，目前正嘗試用氟化物玻璃光纖代替石英光纖以使損耗降到最低，波長零色散傳輸。有望在將來得到應用。新型增強纖維是在纖維中加入增強體以改善其性能的復合材料。已廣泛應用的有碳纖維、氧化鋁纖維、特種玻璃纖維等。但也存在一些問題，如玻璃纖維易受潮，有些纖維低溫下容易氧化，一些纖維導熱性和隔音性不好。隨著新型纖維的品種規格系列化和生產規模的擴大，成本迅速下降，加上應用研究的開展，其應用領域不斷拓寬，前景光明。

混凝土 新型混凝土主要有輕質結構混凝土和智能混凝土。混凝土就是由水泥作為凝膠材料，將砂石集料膠結成的工程復合材料，廣泛應用于土木工程。隨著技術的發展混凝土也朝著智能的方向發展。輕集料混凝土就是其中之一。顧名思義，它就是選用較輕的集料混合成的混凝土。輕質、隔熱、保溫、保濕、防震性能好。主要用于高層建筑、橋梁工程，以及一些特殊工程如軟土地基等，但價格較高。智能混凝土包括自感知混凝土、自阻尼混凝土、自修復混凝土等。據目前的制備技術而言，具有一兩種功能的混凝土研究已經取得一定的進展，但及多功能于一體的混凝土還有不少困難，而且未來混凝土將會朝著多功能的方向發展。

半導體材料 半導體材料主要有硅材料、鍺材料、薄膜半導體材料、高溫半導體材料等，廣泛應用于通訊、廣播、電視、各種計算機、自動控制、各種儀表等（尤其是硅材料應用最廣），目前正致力于新材料的研究如微晶半導體、III-IV族化合物材料以及非晶硫系半導體等。如果技術問題得到解決，相信未來人類的生活又是一番新面貌。

無機非金屬專業的發展及就業前景

無機非金屬材料已成為各種結構、信息及功能材料的主要來源，在新的世紀里，無機非金屬材料將極大地影響人類及社會發展的進程。日益成熟的新型無機無金屬材料正在迅速崛起。無機非金屬產品原料資源豐富，成本低廉，生產耗能相對較低，產品應用范圍廣，在很多場合能替代金屬材料或高分子材料，且這種替代是必要的，它能使材料的利用更加合理和經濟。無機非金屬材料有許多優良的性能，如耐高溫，硬度高，抗腐蝕，以及有介電，壓電，光學，電磁性能及其功能轉換特性等等。但無機非金屬材料也存在某些缺點，如大多抗拉強度低，韌性差等，有待進一步改善。而將其與金屬材料、高分子材料合成非金屬基復合材料是一個重要的改良途徑（我也覺得復合材料是材料中最有前景的）。材料是人類社會發展的先導，材料的每一次創新，都為人類社會的發展鐫刻著一座座里程碑;它是人民生活水平提高的保證，我們每時每刻都在享受著材料進步給我們帶來的快樂，人們的衣食住行無不展現著材料創新的豐碩成果;它還是國家實力的重要保證，人們常用塑鋼比（塑料產量/鋼鐵產量）來衡量一個國家的工業實力。

無機非金屬專業培養具備無機非金屬材料及其復合材料科學與工程方面的知識，能在無機非金屬材料結構研究與分析、材料的制備、材料成型與加工等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作的高級工程技術人才。隨著科技發展的日新月異，對各種新材料的需求也日益增長，這勢必推動無機非金屬行業的發展，也勢必會創造更多的就業崗位。

通過對無機非金屬材料專業的了解，使我認識到了新材料的重要性，認識到了這個專業廣闊的發展前景。作為一名材料專業的學生，使我明確了自己的專業目標，對自己的專業更有信心，并明確了自己今后努力的方向。

第三篇：陶瓷社區精神文明先進社區申報材料

興平路街道陶瓷社區精神文明建設先進單位申報工作總結

陶瓷社區東起立交橋，西至陶瓷街，北倚刀塄山，南臨平川東路，轄區面積2.15平方公里，轄區有城建局、公安分局等6家單位。現有常住人口930戶，3310人，流動人口82人，社區黨總支下設三個黨支部，19個黨小組，黨員82人。

近年來，陶瓷社區在區文明辦和街道黨委、辦事處的正確領導下，認真學習貫徹十七大精神，堅持以鄧小平理論和江澤民同志“三個代表”重要思想為指導，全面貫徹落實科學發展觀，嚴格按照街道黨委和辦事處的工作要求，立足社區實情，以服務居民群眾為宗旨，以黨支部、自治組織和中介組織建設為龍頭，擴大基層民主，不斷提高群眾的生活質量和文明程度，開創了管理有序，服務規范，文化繁榮，環境優美，社會穩定，人際關系和諧的新局面。社區緊緊圍繞“科教興社區、文藝樂社區、法律安社區、道德暖社區、文明立社區”的和諧社區戰略,以“真誠服務”為核心,狠抓“育民、樂民、為民、美民、幫民、便民”工程,努力構建政治民主、治安良好、環境優美、文化振興的新型社區。社區先后榮獲全國婦聯基層組織建設“示范社區”、省殘疾人工作“先進社區”、市級“五星級”基層黨組織、“優秀青年志愿者服務集體”、區級“平安社區”、“文明社區”、“全區黨建工作示范點”、“五個好黨支部”“先進基層黨組織”、綜合治理“先進集體”、婦女工作“先進單位”、計劃生育工作“先進單位”等

榮譽稱號。

一、加強領導,增加投入,促使創建工作有序開展。幾年來,陶瓷社區各類組織和和制度健全,管理體系規范,運行機制完善。有科學合理的創建規劃,目標管理責任制落實。社區體制、機制不斷創新。社區黨組織健全,活動正常,領導核心作用強。為確保創建工作順利進行,社區成立了以社區黨總支書記任組長,社區干部和共建單位為組員的創建和諧社區領導小組。一把手親自抓,全面負責創建活動的組織、指導和協調工作,其他成員分工協作,各負其責,使創建活動有了強有力的組織保障。社區實行成員代表大會和議事協商委員會制度,推行居務公開和財務公開制度。

二、拓展社區服務內容。

在工作中，社區積極開展面向老年人、婦女兒童、殘疾人、低保對象和優扶對象的社會救助和福利服務，面向居民的便民、利民服務和面向單位的社會化服務，以及面向待業人員和下崗失業的就業與再就業服務及社會保障社會化服務，以優質、便捷的服務來吸引廣大居民。改善了轄區的道路交通狀況，方便了居民群眾出行。又積極與市、區勞動部門溝通，解決了原靖遠陶瓷廠退休職工醫療保險門診卡這一遺留問題，為退休職工的晚年生活添了一份保障。同時，社區黨支部又以實施“六大”工程和創建五星級社區黨組織為目標，按照街道黨委和辦事處提出的“基層黨組織規范化建設年”、“精神文明建設推進年”、“作風建設提升

年”、“創先爭優活動年”、“環境優化年”的活動要求，建立健全黨員電化教育制度、黨日活動制度、民主評議制度、黨員考評制度等；以開展黨員志愿者服務活動為內容，成立了170余人的社區“義工”服務隊，共開展“義工”服務活動32場次，參加人數達3000余人次。針對原靖遠陶瓷廠下崗職工中職業病并發癥高，居民看病難、看病貴的實際情況，通過各方協調，聘請專業醫師成立了社區醫療衛生服務站一所，24小時坐診服務；針對社區下崗失業人員多，且年齡偏大、文化程度偏低、無技術特長等現狀，社區成立了 “手工編織協會”，解決了下崗失業婦女的就業問題,使她們不出家門就實現了就業,進一步拓寬了社區服務內容。

三、豐富社區計生服務內容。

堅持以實為本、求真務實的工作作風，以實施各項節育措施為重點，以“層級動態管理年”活動和創建流動人口“示范化社區”為契機，以創建國家優質單位為目標，緊緊圍繞“親情服務流動人口”的主題，按照“以房管人、優質服務、區域協作、兩地互通、信息支持”的管理要求，查驗流動人口320人次。利用宣傳欄、固定標語、計生文化長廊等載體宣傳計生政策及法律法規，上街宣傳10次，發放宣傳材料3000余份，出板報12次，張貼宣傳標語15次，并利用圖文并茂的、群眾易于接受的宣傳畫建成了計生文化大院，使計劃生育政策深入人心。社區醫療服務站對轄區婦女進行了四次健康檢查，同時發放避孕藥具1000

余盒，關愛困難家庭14戶，發放救助金5000余元。

四、繁榮社區文化陣地建設。

認真實施文化進社區活動，加強道德和文化陣地建設。為營造社區自身的文化氛圍，社區 “秦腔自樂班”及文化宣傳隊等群眾性組織，堅持每周星期

六、星期天開展活動。每年七一前夕，都舉辦大型趣味運動會，社區內居民、共建單位職工參加跳繩、投籃、慢騎自行車等十多個項目的活動。今年又在重陽節來臨之際，舉辦了“志愿者服務活動暨迎重陽節文藝演出”活動，采取歌舞、小品、詩朗誦、樂器演奏等演出形式，40多名演員、500多名觀眾參加。這些活動的開展極大地豐富了轄區居民的業余文化生活，增強了社區的凝聚力和親合力。

五、美化社區環境。

以創建國家級衛生城市和“城市精細化管理年活動”為契機，建立衛生管理長效機制，每一路段定專人全天保潔，垃圾日產日清，累計清運陳舊垃圾和建筑垃圾3000余噸。社區組織社區工作人員、低保戶及“義工”清理陶瓷街街面店鋪外墻及電線桿上的亂貼、亂畫，鏟除“牛皮癬”500余處，出動機動車輛300余次，鏟車1臺，清理死角垃圾300多噸，新建垃圾池9處，使垃圾點布臵趨于合理，并宣傳動員廣大居民將生活垃圾自覺倒入垃圾池。在植樹節來臨之際，社區組織街道及社區干部、“義工”、居民黨員、低保戶300余人在陶瓷街道路兩側植樹300余株，使轄區的環境面貌煥然一新，為社區居民創造了一個干凈、整潔、優美的人居環境。

六、加強社區治安。

社區不斷加強普法教育、民事調解及吸毒人員和原習練“法輪功”人員的幫教轉化工作。對影響社會穩定的矛盾糾紛，按照“及時排查，工作在前，預防為主”的原則，深入到家到戶，進行調處，堅持矛盾糾紛“零報告”制度，做到了有事報事，無事報零，共調解民事糾紛10起，排除矛盾糾紛6起。為增強治安力量，社區聯防隊全天不間斷在轄區巡邏，同時不斷加強法制宣傳和街居防控措施，從而使各類案件得到了有效控制，使轄區內的不安定因素大大消除，使群眾的法律意識普遍提高，群防群治格局已逐步形成，治安秩序不斷得到改善。

七、以人為本，關注弱勢群體，不斷豐富服務內容。社區把關注弱勢群體作為社區工作重點，開展了以“進百家門、認百家人、知百家情、解百家難、暖百家心“為內容的五百活動和“一幫一”、“多幫一”等志愿服務活動，現有40人參加了助殘志愿者隊伍，向生活不能自理的殘疾人發放了助殘便民服務卡，并不定期上門服務。幾年來，共向35戶貧困家庭發放大病醫療救助32633元，向23戶貧困家庭發放臨時醫療救助金16100元，為211戶住房緊張的家庭發放廉租房補貼451620元，為2戶居民申報了經濟適用房,為91戶住房困難家庭申報了廉租房，為1戶特困家庭申報了廉租房配租。轄區現有低保戶437戶，1458人，每月發放保障金150536元，人均補差為97元。并為

38位殘疾人辦理了二代殘疾證，7位優撫軍人發放補助金41787.5元。

總之，經過社區黨總支、居委會的不懈努力，社區各項工作不斷完善，人民群眾的生活質量和文明程度不斷提高，促進了城市經濟和社會的協調發展，黨群關系，干群關系不斷加強，轄區政治穩定，為建設小康社會創造了一個良好的社會環境。雖然，社區在精神文明建設方面做了大量細致有效的工作，但離居民對我們的要求還有一定的差距。在今后的工作中，我們要堅持以十七大精神為指引，不斷增強服務理念、豐富發展思路、提升服務質量，為建設文明祥和、管理有序、生活便利、環境優美、服務功能齊全的新型社區而不斷奮斗。

陶瓷社區

二〇一一年十一月十日

第四篇：先進陶瓷復習題2014

Chapter I Introduction 1 What are ceramics? 用陶瓷生產方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱。2 Typical Characteristics of Ceramic Materials Hard硬, brittle易碎、脆, wear-resistant耐磨, electrically and thermally insulating絕緣、隔熱, refractory耐火, chemically stable化學穩定性, durable耐久性.3傳統陶瓷、先進陶瓷有何區別？先進陶瓷如何分類？ 區別：

先進陶瓷分為功能陶瓷和結構陶瓷，功能陶瓷又分為電子信息材料、能源材料、環境材料 The objective in materials process engineering to find relations between(desired)materials properties and relevant microstructural parameters on one side一方面尋找所需材料性能和相關顯微結構參數之間的關系

to understand which process parameter changes a certain microstructural parameter on the other hand.另一方面理解哪個工藝參數能夠改變相應的微觀結構參數 Basic processes of ceramic fabrication.Powder preparation, Powder treatments like milling and mixing, Forming into a green shape, Coating techniques, Sintering 粉體制備，粉體處理如研磨和混合，成型，涂層技術，燒結 Chapter II Microstructure and property

1、陶瓷燒結體微觀結構的控制因素有哪些？

粉料的化學性質及總組成，粉料的表面化學，顆粒形貌（表面積、顆粒尺寸及形狀），成型工藝及所用壓力大小，固結成瓷所用的熱循環

2、陶瓷燒結體的顯微結構可由哪些特征所描述？

每一相的化學成分，每一相的尺寸及形狀，每一相的擇優取向（結構），煅燒前的成型體（生坯）中作為未填充的間隙而存在的氣孔率的減小程度

3、顯微氣孔對陶瓷材料有何不利影響？在陶瓷材料中有何作用？產生顯微氣孔的方法有哪些？ 不利影響：

作用：耐火材料中顯微氣孔的存在提高抗熱震斷裂性能 方法：（1）配料由大顆粒和耐火粘結相組成，大顆粒的存在抑制顯微氣孔的排除（2）添加空心球（3）添加細纖維降低燒結體密度

4、增加陶瓷材料室溫強度的本質方法是什么？

減少顯微結構缺陷

5、陶瓷材料缺陷來源有哪些？如何降低缺陷尺寸？

來源：大尺度的孔洞、分層，微米尺度的內部顯微缺陷 降低：(1)選擇適當的原材料；(2)采用清潔工藝制備條件，減少雜質污染；(3)粘合劑不應形成硬團聚體，而在坯體成形時不易壓碎；(4)控制化學成分，避免大顆粒的生長，以使殘余氣孔最小；(5)避免冷加工工藝的原因而產生表面裂紋；(6)減小晶粒尺寸、控制相變

6、玻璃相對陶瓷材料有哪些不利影響？有何作用，舉例說明？

7、如何獲得高熱導率陶瓷材料？

（1）選擇高熱導率晶相AlN、BeO、SiC、BN等（２）去掉大部分氣孔（３）減少燒結添加劑、控制晶粒尺寸

8、獲得低熱導率陶瓷材料的措施有哪些？

按照本征熱導率選擇材料 盡可能引入大的氣孔率, 減少固體接觸路徑

考慮強度等綜合性能，可能達到的最大氣孔率水平約80% 纖維類耐火材料同等氣孔率下具有更高強度，可以達到更低密度氣凝膠隔熱材料是隔熱性能最好的固體材料

9、陶瓷表面產生壓應力層的目的是什么？ 舉例說明，如何在陶瓷表面產生壓應力層？

目的：表面處形成低膨脹相，使表面承受壓應力，達到強化的目的 舉例：

10、超低膨脹陶瓷有哪些體系？有哪些結構特征？

11、顯微結構對陶瓷材料的電功能特性有哪些影響？ 1 氣孔率的調整：

去除氣孔，以降低損耗、提高耐壓。

保持一定氣孔率，調解介電常數、氣敏陶瓷敏感性 2 含量調整：

減少玻璃相降低損耗

增加玻璃相，吸收雜質（晶界偏析）、包裹晶粒 3 晶粒尺寸調整：

細晶，強度考慮、增大晶界成分 大晶粒，降低損耗 4晶界結構的調整： 晶界層電容器 壓敏電阻 PTC熱敏電阻

Chapter III Ceramic powder

1、什么是陶瓷粉體？粉體的涵義？粉體制備方法有哪些？

Powder：就是大量固體粒子的集合系

涵義：表示物質的一種存在狀態，既不同于氣體、液體，也不完全同于固體。

制備方法：粉碎法，合成法

2、從哪些方面表征粉體的宏觀特性和微觀特性？

宏觀：松裝密度（bulk density）振實密度（tap density）壓實密度（press density）流動性（flowablity）

微觀：粒度（particle size）粒度分布（distribution）團聚（agglomeration）形態形貌（morphology）

3、Properties dependent on the physical nature of the powder particle size and particle size distribution 粒徑尺寸和分布 particle form(form factor)粉體形狀（成型因素）surface area 表面積 porosity 氣孔率

pore size and pore size distribution 氣孔尺寸和分布 packing density and packing structure 堆積密度和結構 dynamic properties(e.g.flow)動力學性能（如：流體）

4、Properties dependent on the chemical nature of the powder chemical composition 化學組成 purity/impurity 純度/雜質 phase composition 相組成 surface energy 表面能

surface reactivity 表面活性 surface composition 表面組成

5、ideal morphology of powders Narrow particle size distribution 窄范圍的粒徑分布 single-phase 單一相

low degree of agglomeration or aggregation 低團聚/聚合度 low content of unwanted impurities 低有害雜質含量

no destructive phase-transformations during further processing 在后期加工中無破壞性相變過程

6、解釋粉體的一次粒子，二次粒子，團聚粒子

一次粒子（Ultimate particle or primary particle or crystallite）：An ultimate particle of a substance is the smallest state of subdivision which retains all the physical and chemical properties of that substance.These properties are also homogeneous on that scale.指物質在保留所有的物理化學性質情況下能夠被細分的最小狀態。二次粒子（Aggregate）：An aggregate is an assembly of solid particles held together by strong inter-or intramolecular or atomic(adhesive)forces.These forces have a chemical character.二次粒子是指固體粒子通過分子內或分子間以及原子（附著）力結合在一起的聚合物。這些里具有化學特性。? 團聚體（軟團聚）（Agglomerate）：In agglomerates solid ultimate particles(crystalline/amorphous)or aggregates are held together by relatively weak adhesive forces.In many cases these forces are due to an electrostatic surface charge.固體一次粒子（晶體/非晶體）或二次粒子以微弱的結合力（通常情況下是靜電相互作用）結合在一起而形成的粒子。

7、理解粉體的粒度，粒度分布（等效直徑，球形度，粒度分布曲線，粒度分布特征）

粒度：顆粒的大小。通常球體顆粒的粒度用直徑表示，立方體顆粒的顆粒度用邊長表示，對不規則的顆粒，則可將與顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。

粒度分布：分為頻率分布和累積分布，常見的表達形式有粒度分布曲線、平均粒徑、標準偏差、分布寬度等。等效直徑：對于不規則顆粒，可以找到一個與該顆粒具有相同行為的一個球形顆粒，而此球形顆粒的直徑就是不規則顆粒的等效直徑。

球形度：這個比值是無量綱的，是一個形狀因子；形狀相同，不同大小的兩個顆粒有相同的球形度因子 粒度分布曲線：包括累積分布曲線和頻率分布曲線 粒度分布特征：

8、顆粒尺寸測量方法

（1）篩分分析法：可以采用大量樣品；分布函數測定準確；測量范圍寬；適用于較大顆粒尺寸，>10?m；再現性不夠理想；

（2）顯微鏡分析法：可以對顆粒實際的大小和形態直觀測量（3）沉降分析：顆粒尺寸由斯托克斯定律確定

自然沉降：

?-粘度；v-沉降速率；

??-固液之間密度差；g-重力加速度

離心沉降： x、x0分別代表t、t0時刻，測量位置的顆粒半徑

（4）激光散射：利用顆粒對激光的散射特性作等效對比，所測出的等效粒徑為等效散射粒徑，即用與實際被測顆粒具有相同散射效果的球形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的大小。當被測顆粒為球形時，其等效粒徑就是它的實際直徑。一般認為激光法所測的直徑為等效體積直徑。從原理上講顆粒越小，衍射角越大，因此它可能更適合小顆粒。

9、粉體的粉碎和混磨常用方法

球磨、振動磨、攪拌磨、氣流粉碎等

10、粉碎的強化原理，如何選擇助磨劑？

利用表面活性劑的吸附效果來強化分體粉碎過程。

原理：助磨劑通常是一種表面活性劑，它由親水基團（如羧基－COOH，羥基－OH）和憎水的非極性基團（如烴鏈）組成。在粉碎過程中，①助磨劑的親水集團易緊密地吸附在顆粒表面，憎水集團則一致排列向外，從而使粉體顆粒的表面能降低。②助磨劑進入粒子的微裂縫中，積蓄破壞應力，產生劈裂作用，從而提高研磨效率。

選擇助磨劑：一般來說，助磨劑與物料的潤濕性愈好，則助磨作用愈大。當細碎酸性物料（如二氧化硅、二氧化鈦、二氧化鈷）時，可選用堿性表面活性物質，如羧甲基纖維素、三羥乙基胺磷脂等；當細碎堿性物料（如鋇、鈣、鎂的鈦酸鹽及鎂酸鹽鋁酸鹽等）時，可選用酸性表面活性物質（如環烷基、脂肪酸及石蠟等）。

11、球磨等粉碎過程對粉體的影響

1、顆粒尺寸減小

2、有雜質引入

3、顆粒內部產生較大晶格應變

4、產生晶體結構改變

5、產生化學反應

12、由實驗公式進行配料計算

已知某坯料的實驗公式，需算出所需原料在坯料中的質量百分比。

13、由給定組成配方進行配料計算

若已知坯料的化學組成及所用原料的化學組成，可采用逐項滿足的方法，求出各種原料的引入質量，然后求出所用各原料的質量百分比。Chapter IV processes for compaction

1、什么是成型

成型是將陶瓷粉料加入塑化劑制成坯料,并進一步加工成特定形狀的坯體的過程。它是實現產品結構、形狀、性能設計的關鍵步驟之一。陶瓷的成型技術對于制品的性能具有重要影響

2、The goal of compaction 1.將粉體壓制成某一個具體形狀 2.獲得一個盡可能各向同性的致密體

3、成型方法分類

1.干法成型：dry processing 它是在陶瓷粉末中加入少許甚至不加塑化劑，坯料是具有一定流動性質的干粉態，這樣在壓實及排塑過程中，需要填充的空隙或排出的氣體就少，可獲得高密度的成型坯體。這類成型方式主要包括干壓成型和等靜壓成型。

2.塑法成型 paste processing 這類成型方法的共同特點是坯料需加入適量的塑化劑，混合均勻后，具有充分的可塑性，這種可塑性既為形成特定形狀坯體提供可能，也為坯體致密度下降付出代價。因為達到可塑態，粉末中必須加入適量多的粘結劑、增塑劑、溶劑等，這些有機揮發物的存在，在脫脂過程中會留下大量的氣孔，或收縮變形，從而影響材料性能。包括擠制成型和軋膜成型以及注射成型、熱壓鑄成型等． 3.流法成型 suspension processing 它是使坯料形成流動態的漿料，利用其流動性質來形成特定形狀的工序過程。

適于成型復雜形狀制品。

除注漿法外，流法成型有機高分子成份的含量明顯較高。坯體的排膠脫脂工序更為漫長而復雜，對材料致密度、結構以至性能的影響更要嚴重。

這類成型方法有普通注漿及壓力注漿成型、流延法成型、壓濾成型、印刷成型、及膠態法成型等。

4、什么是近尺寸成型

它要求成型制備出的坯體滿足使用產品外形，尺寸上的要求，應盡量做到少加工或不加工。近年在陶瓷領域逐步實現的如壓濾成型、膠態成型等都是近尺寸成型的有效方法。

5、什么是造粒，目的，方法？

造粒：將已經磨得很細得粉粒，混和粘合劑后，做成流動性好的較粗的顆粒，粒徑約為0.1mm。

目的：使顆粒重一些，大一些。目的是使流動性好，成型性好。方法：分層造粒、加壓造粒、濕法造粒、噴霧干燥造粒

6、什么是干壓，等靜壓？

干壓：將干粉坯料填充入金屬模腔中，施以壓力使其成為致密坯體。等靜壓：通過液體對壓力驚醒傳輸，從而使得粉體好像在一個封閉的袋子里，來達到各個方向的壓力都一樣的方法。

7、Ideal powders for drying press 1.團聚物為球形，彼此之間容易流動而充滿模具 2.在顆粒內有可控的，均勻的氣孔率和孔徑尺寸分布 3.在成型之前具有高的致密度（低壓縮比）4.團聚粒子內部和團聚粒子之間有均勻的組成

8、Microstructure development during dry pressing 一般的，陶瓷粉體的成型過程包括基本非變形粉體的重排和破碎，這導致坯體中氣孔尺寸的降低和分體之間更好的接觸。在加壓過程中坯體內部結構的緊湊度發生變化，就微觀結構參數而言，是團聚物和氣孔形貌發生了變化。

9、干壓添加劑的作用

（1）減少粉料顆粒間及粉料與模壁之間的摩擦，這種添加物稱為潤滑劑；潤滑劑分子間低粘結能降低摩擦系數；

（2）增加粉料顆粒之間的粘結作用，這類添加物又稱粘合劑；一般是大分子物質，可以吸附在不同顆粒上形成絞纏的分子網絡；

（3）塑性劑：促進粉料顆粒吸附、濕潤或變形，通常采用表面活性物質。其分子阻止粘結劑官能團之間的聯結而降低粘結劑剛度。

10、粘結劑的影響因素

（1）分子量增加可以提高顆粒/粘結劑粘結性；（2）粘結性還取決于顆粒/粘結劑的附著特性；

（3）（4）對模壁摩擦系數的影響：高的分子量增加了模壁摩擦系數（5）粘結劑的玻璃轉變溫度Tg

玻璃轉變溫度Tg: 區分粘結劑的延性和脆性行為的溫度。塑性劑的主要作用是降低粘結劑的Tg;

水和PEG對PVA都是好的塑性劑；

11、什么是彈性后效應？如何防止彈性后效應產生的破壞？

干壓和等靜壓成型在加壓后的卸壓過程中坯體的形變回彈現象。

12、什么是注漿成型？有哪些分類？

注漿成型(SC)是一種采用一定形狀的多孔模型生產空心制品的陶瓷成型技術。SC工藝利用石膏模具的吸水性，將制得的陶瓷漿料注入多孔質模具，由模具的氣孔把漿料中的液體吸出，而在模具中留下坯體。分類：傳統注漿成型，離心注漿成型和壓力注漿成型。

13、注漿成型對泥漿有何要求？

the fine particle suspension is sufficiently stable to remain invariant under processing conditions.14、陶瓷料漿的穩定機制有哪些？

（1）靜電穩定機制

分散在液體介質中的微細陶瓷顆粒，所受到的作用力主要有膠粒雙電層斥力（Electrical double layer repulsion）和范氏引力(Van der Wards Attraction)，而重力和慣性力(Gravitational and Inertial Forces)的影響較小。根據膠體化學DLVO(DergahinVerwey-Overbeek)理論，膠體顆粒在介質中的總勢能取決于雙電層排斥能和范氏吸引能（2）空間位阻穩定機制

1950年van der Warden首先觀察到碳黑粒子在烴中形成分散體系的穩定性，在加入烷基芳香族化合物后可以得到改善，且體系的穩定程度隨烷基芳香族化合物中苯環上的烷基鏈長度和數目的增加而增加。之后，越來越多的人注意到了高分子聚合物的位阻作用，并在此基礎上發展了膠體三大穩定理論之一的空間位阻理論。

（3）靜電位阻穩定機制

靜電位阻穩定機制是靜電穩定和位阻穩定共同作用的結果，即在固體顆粒表面吸附了一層帶電較強的聚合物分子層，該分子層既可通過本身所帶電荷排斥周圍的粒子，又可以用高分子吸附層的位置作用防止在布朗運動中向其它粒子的接近。這樣就完全符合了膠體穩定的兩個條件：增加勢壘高度和增加粒子間的間距。因此，依照靜電位阻穩定機制配制出的料漿的穩定性更好。

常見的靜電位阻分散劑有：聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、木質素磺酸鈉、聚丙烯酰胺和磷酸酯等

15、什么是等電點，如何調節PH獲得穩定料漿？

等電點：在某一PH值下存在H+和OH-的等量吸附產生電中性表面，則該點等于?電位為零的PH值，即等電點。

16、流延成型原理，步驟，應用

原理：

（1）將粉料、溶劑、分散劑、粘結劑、可塑劑配制成均勻、穩定、粘度適中的漿料。

（2）在流延機上通過刮刀鋪展成二維的薄層。

（3）等溶劑揮發完后，漿料中的粘結劑固化交聯，將粉料顆粒粘結成具有一定強度的薄層。薄層從基板上剝離下來，形成薄厚均勻，表面質量較好的坯體。步驟：

應用：

17、流延料漿特征

（1）漿料穩定，分散均勻；（2）最優的（低的）漿料粘度和剪切變稀的流變特性，這是因為在流延過程中，漿料流經刮刀，在刮刀的剪切力作用下，漿料粘度變小，利于漿料的流動，當漿料流經刮刀后，漿料不受剪切力的作用，漿料粘度變大，流動性變小，漿料中各組分的移動性變小，利于坯片均勻化。（3）漿料固相含量高，可以降低在流延過程中以及燒結過程中坯片的收縮率。

18、流延料漿有哪些成分組成，各組分作用？

流延漿料主要由陶瓷粉體、溶劑、分散劑、粘結劑和增塑劑等組成。

溶劑的作用：

溶解分散劑、粘結劑、增塑劑和其他添加劑 分散陶瓷顆粒

提供漿料合適的粘度，漿料粘度的調節主要依靠溶劑來進行調節。在適當的溫度蒸發干燥 保證生坯無缺陷的固化 分散劑的作用：

主要是提供顆粒間的排斥力，控制顆粒團聚的程度和團聚體的強度，以制得穩定、固相含量高的漿料。分散劑的影響主要體現在穩定漿料，制造密度和性能均一的陶瓷產品。粘結劑作用：

粘結劑最重要的任務是通過包裹粉末顆粒自身固化形成表面和產生三維相互連接的樹脂構架，賦予坯體一定的強度和韌性。強度的作用為：1）便于從基板上剝離。2）便于后續的運輸和加工。

19、有機體系和水基流延優缺點 水基流延

優點: ①成本低，②使用安全衛生，③對人體毒副作用小,④對環境污染小，便于大規模生產；

缺點：①水對陶瓷粉體顆粒的潤濕性能較差、不利于粉體在漿料中的分散；②水的蒸汽壓低、汽化熱大，不易揮發，導致坯片干燥時間長，坯片內有機物分散不均勻性趨勢增加；③漿料除氣困難，漿料中氣泡的存在會影響流延坯片的質量；④水基流延漿料所用的粘結劑多為乳狀液，市場上產品較少，使粘結劑的選擇受到限制；⑤水基流延成型過程中各種參數不易不易控制，條件的略變動就會影響漿料以及坯片的性能。因此，水基流延成型使用較少。有機體系： 優點：（1）表面張力小，對顆粒的潤濕性好

（2）溶劑揮發時間快，干燥時間短

（3）對有機添加劑溶解性強 缺點：（1）有機溶解多易燃有毒

（2）使產品成本增加 20、水基流延固化機理

流延成型工藝的固化機制包括物理成膜和化學成膜，物理成膜主要是溶劑蒸發成膜以及物理誘發凝膠成膜;而化學成膜則主要是通過化學(或光化學)聚合反應引發凝膠固化而成膜．

21、注射成型、熱壓鑄成型原理，步驟

注射成型：

原理：注射成型就是陶瓷粉料與熱塑性有機塑化劑相配比、混合、造粒后，將其加入注射機中，注射進模具型腔，經充填、保壓、冷卻和脫模，即得提需要的含塑坯體，置排塑爐內，緩緩加熱，排除有機氣體，從而獲得成型的坯體。

熱壓鑄成型： 原理：熱壓鑄成型或熱壓注成型，是特種陶瓷生產應用較為廣泛的一種成型工藝，其基本原理是利用石蠟受熱熔化和遇冷凝固的特點，將無可塑性的瘠性陶瓷粉料與熱石蠟液均勻混合形成可流動的漿料，在一定壓力下注入金屬模具中成型，冷卻待蠟漿凝固后脫模取出成型好的坯體。坯體經適當修整，埋入吸附劑中加熱進行脫蠟處理，然后再脫蠟坯體燒結成最終制品。

熱壓鑄成型的工藝流程：

1.陶瓷粉體中加入表面改性劑如油酸、硬脂酸等，球磨混合，使之具有親油性，和蠟液良好融合。

2.將改性后的粉料加入熔化的石蠟中攪拌混合至均勻。

3.將混好的料漿加入熱壓鑄成型機中，以適當壓力和溫度注入模具成型。

4.脫模并對坯體進行適當修整。

5.將坯體埋入吸附劑中，以適當速度升溫至900℃-1100℃，使坯體完全排除石蠟并具有一定強度。

6.再將坯體放入燒結爐中燒成最終制品

22、什么是凝膠注模成型，原理，優缺點。

原理：陶瓷料漿中加入一定量有機單體、交聯劑、引發劑和催化劑，均勻分散之后注入模具，置于一定溫度的環境中，則在引發劑的誘導引發下，單體在催化劑的作用下很短時間內發生聚合反應形成高聚物長鏈分子，發生凝膠共聚反應，形成固態性膠態坯體的過程。優點：

這種成型工藝非常簡單，對模具無任何苛刻要求。成型后坯體強度很高，可進行機加工，坯體致密、結構均勻，可成型外形非常復雜的坯體。缺點：

凝膠成型后料漿中水分及有機物全部保留在凝膠中，后處理工序復雜。影響因素多。

Chapter V Sintering

1、干燥方法，排膠方式

2、What is Sintering ? solid state sintering ?liquid phase sintering? Sintering is the process of bringing the powder at elevated temperature so that, due to the high(er)mobility, the compact densifies, thereby releasing the surface energy of the powder particles.Generally no liquid phase(solid state sintering)or only a limited amount of liquid phase(liquid phase sintering)is present during sintering of advanced(or technical)ceramics.In traditional ceramics up to 30 vol% liquid phase can be present in which case the densification is sometimes called vitrification.燒結：是對粉末在高溫下的處理，這樣，由于高（較高）移動性，緊湊的致密化，從而釋放粉末顆粒的表面能。固態燒結：燒結體是固態的燒結 液態燒結：燒結體中含有少量液相。

3、燒結方式和設備，了解熱壓、熱等靜壓、氣氛壓力、微波燒結。

熱壓燒結是在高溫燒結過程中，對坯體施加足夠大的機械作用力，達到促進燒結的目的。

氣氛壓力燒結是一種主要用以制備高性能氮化硅陶瓷的燒結技術．它利用高的氣壓力來抑制氮化硅的分解．使之在較高溫度下達到高致密化而獲得高性能，所以又稱高氮氣壓燒結

熱等靜壓工藝（Hot Isostatic Pressing，簡寫為HIP）是將粉末壓坯或裝入包套的粉料裝入高壓容器中，使粉料經受高溫和均衡壓力的作用，被燒結成致密件

微波燒結利用陶瓷素坯吸收微波能，在材料內部整體加熱至燒結溫度而實現致密化的燒結工藝稱為微波燒結

4、隧道窯依據溫度曲線分為那幾個部分？正負壓如何控制？

隧道窯分為：預熱帶、燒成帶和冷卻帶； 冷卻帶，燒成帶：微正壓； 預熱帶：微負壓； 窯頭：微正壓

通過鼓入或抽出空氣來實現

第五篇：先進結構陶瓷復習(答案匯總)

1、傳統陶瓷與先進陶瓷如何劃分？它們的發展過程有何特點？ 答：先進陶瓷與傳統陶瓷的區別，可以從以下幾方面來說明。

①原料：傳統陶瓷以天然的粘土為主要原料，而先進陶瓷原料是人工提純、人工化合 成的高純度物質。

②粒度：傳統陶瓷的粉粒大小在0.1毫米以上，而先進的粉粒大小在0.01以下，有的

達到納米級別。

③制作工藝：先進陶瓷的成型方法也很多，有模壓成型、等靜壓成型、注射成型、熱壓

鑄、流涎成型等，在燒結方面，溫度要求更高，條件要求更嚴，方法也很多，有熱壓燒結、熱等反應燒結、真空燒結、微波燒結、等離子燒結、自蔓燃燒結等，突破了傳統陶瓷以爐窯為主要生產的燒結方式。

④加工：傳統陶瓷一般不需要二次加工，先進陶瓷燒結成型后，能夠進行切割、打孔、磨削、拋光等精密加工。（5、6點為資料中追加）

⑤性能應用：先進陶瓷具有不同的特殊性質和功能，如高強度、高硬度、耐腐蝕、導電、絕緣以及在磁、電、光、聲、生物工程各方面具有的特殊功能，從而使其在高溫、機械、電子、計算機、宇航、醫學工程等各方面得到廣泛的應用。

⑥顯微結構：普通陶瓷主要由莫來石以及SiO2為主，而先進陶瓷則以單一相構成。

2、與金屬比，陶瓷的結構和性能特點？為什么陶瓷一般具有高強度和高硬度？

答：①結構：金屬內部原子間結合的化學鍵為金屬件，陶瓷材料的原子間結合力主要為

離子鍵、共價鍵或離子–共價混合鍵；

陶瓷材料顯微結構的不均勻性和復雜性（書P1-2）性能：優點：高熔點、高強度、耐磨損、耐腐蝕；

缺點：脆性大、難加工、可靠性與重現性差（書P2）

②原因：上述陶瓷內部的幾種結合鍵具有很高的方向性，結合力較強，破壞化學鍵所需

能量較大，故硬度與硬度都較高，同時陶瓷材料化學鍵決定了其在室溫下幾乎 不能產生滑移或位錯運動，因此很難產生塑性變型，室溫下只有一個較高的 斷裂強度。

3、如何評價陶瓷材料的力學性能？如何提高材料力學性能？

答：強度方面從抗拉、抗壓、抗彎以及抗熱沖擊性能評價；韌性方面通過單刃開口梁法或壓痕法測量評價，硬度則主要通過維氏硬度和洛氏硬度進行評價；

通過顆粒彌散、纖維及晶須強化增韌來改善陶瓷的力學性能（求補充）

4、影響陶瓷抗熱震性的因素主要有哪些？

答：影響因素主要有熱應力、導熱系數、熱膨脹系數、彈性模量、斷裂能、強度和韌性等；①導熱系數高，材料各部分溫差較小，抗熱震性較好；②熱膨脹系數較小，材料內部熱應力較小，抗熱震性較好；③彈性模量較小，在熱沖擊中可以通過變形來部分抵消熱應力，從而提高抗熱震性；④強度大，韌性強都能使材料抗熱應力而不至于破壞，改善熱震性。（答案為材料物理性能書P133）

5、目前先進陶瓷的發展趨勢和研究熱點有哪些？

答：課本P1：①組成復合化；②結構納米化；③結構可設計（功能化）

PPT： ①結構微細化、納米化；②結構—功能一體化；③組成可設計、復合化；

④制備低成本化；⑤性能挖掘潛力大，發現新材料幾率高

6、比較注漿成型、熱壓鑄成型、膠態凝固成型和流延成型技術的異同。

答：①注漿成型：分散介質是水、模具材料為石膏；對漿料的要求為流動性好、穩定性好、觸變小、滲透性好、脫模性良好、盡量不含氣泡，同時在保證流動性的情況下，含水量盡可能小；

②熱壓鑄成型：分散介質是石蠟、模具材料為鋼；這種方法生產的產品尺寸精確、光潔

度高、結構致密

③膠態凝固成型：模具為有機、無機混合；成品有一下特點①適用于各種陶瓷粉體，成

形各種復雜形狀和尺寸的陶瓷零件；②成形坯體組份均勻，密度均勻，缺陷少； ③ 料的凝固定型時間可通過調節聚合溫度和催化劑的加入量來控制；④該工藝對模具無 特殊要求，可以是金屬、玻璃或塑料；⑤成形坯體具有較高的強度；⑥這是一種凈尺 寸成形技術，在干燥和燒結過程中收縮均勻，變形極小，燒結體可保持成形時的形狀 和尺寸比例。

④流延成型：陶瓷粉、塑料膜混合（由粘結劑、塑化劑和溶劑組成）。粉料要求細、粒形圓潤，這樣才能得到良好流動性的料漿。流延成形設備簡單，工藝穩定，可連 續操作，便于自動化，生產效率高。但粘結劑含量高，因而收縮率大，可達 20-21%；

7、如何提高陶瓷材料的燒結密度？

答：①燒結助劑：添加適量燒結助劑，可以引入的添加劑使晶格空位增加，易于擴散，燒結

速度加快，降低燒結溫度，還可以使液相在較低的溫度下生成，出現液相后晶體能做 粘性流動，因而促進了燒結致密化。

②細化顆粒：粉末顆粒的微細化，使得成型后的坯體所含氣孔率降低，還可以加速粉料 在燒結過程中的推動力，降低燒結溫度和縮短燒結時間，提高陶瓷材料的燒結密度。③改變燒結方式：可以使用熱壓燒結、微波加熱燒結和微波等離子體燒結等燒結方式來 提高材料的燒結密度。

8、納米陶瓷粉體的制備方法有哪些？

答：①物理方法：機械粉碎法、蒸發－冷凝（PVD）法

②化學方法： 沉淀法、溶膠－凝膠法、水熱法、熱分解法、溶劑蒸發法、高溫自蔓燃

法、化學氣相沉積法

9、比較透明氧化鋁陶瓷與石英玻璃和水晶的異同？

答：①從表觀上觀察，三者均為透明物質；

②從化學組成上分析，透明氧化鋁陶瓷主要為氧化鋁化合物，而石英玻璃和水晶的主要 成分則是二氧化硅；

③從結晶形態上看，透明氧化鋁陶瓷是多晶體，石英玻璃是非晶體，而水晶是單晶體 ③從適應溫度上看，透明氧化鋁陶瓷能適應1600~1700℃，石英玻璃能適應1200~1300℃，水晶能適應1400℃左右的溫度。除了適應溫度不同外，其三者在力學性能和電學性能等方面也不一樣。（此點為上課筆記，適應溫度不太肯定）

10、相變增韌的機理是什么？

答：概念：利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同溫度的相變，從而增韌的效果，統稱為相變增韌。

機理：以ZrO2為例子，當部分穩定ZrO2陶瓷燒結致密后，四方相ZrO2顆粒彌散分布于其他陶瓷基體中，（包括ZrO2本身），冷卻時，亞穩四方相顆粒收到基體的抑制而處于壓應力狀態，這時基體沿顆粒連線方向也處于壓應力狀態。材料在外力作用下所產生的裂紋尖端附近由于應力集中作用，存在張應力場，從而減輕了對四方相顆粒的束縛，在應力誘發下會發生向單斜相的轉變并發生體積膨脹，相變和體積膨脹的過程除了消耗能量外，還將在主裂紋作用區產生壓應力，二者均阻止裂紋的擴展，只有增加外力做功才能使裂紋繼續擴展，于是材料的強度和斷裂韌性大幅度提高。

11、如何提高陶瓷材料的強度和韌性？

答：在晶體結構既定的情況下，控制強度的主要因素有三個：彈性模量E、斷裂功（斷裂表

面能）和裂紋尺寸。提高晶體的完整性,晶粒越細、密度越高、結構越均勻、成分越純，其含有的缺陷就越少,其強度與韌性也越好。

強化方式有①復合強化（通過成分復合、產生協同增韌補強效應）；②熱韌化（通過一定加熱、冷卻制度在表面人為地引入殘余壓應力，淬冷不僅在表面造成壓應力,而且還可使晶粒細化。利用表面層與內部的熱膨脹系數不同,也可以達到預加應力的效果。）；③表面強化（通過化學或機械拋光技術，以及表面氧化技術等可消除陶瓷材料的表面缺陷或使尖端鈍化，達到增強增韌的目的）；④相變增韌（利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同溫度的相變，從而增韌的效果）；⑤彌散強化（在陶瓷基體中引入高度分散的第二相粒子來達到增強增韌的目的）；⑥纖維強化（將高強度的纖維或晶須加到陶瓷基體中，使其均勻分布有機結合，可使其強韌性提高纖維的強度高，在工作時可承擔大部分負荷，減輕了基體的負擔。纖維和基體結合，在結合面上具有一定的結合強度。即使陶瓷基體出現細微裂紋，纖維仍能將其緊緊拉住，防止裂紋進一步擴展。）；

12、什么是微晶玻璃，它與玻璃和陶瓷在結構和性能上有何異同？

答：概念：微晶玻璃也稱為玻璃陶瓷，是通過加入晶核劑等方法，經過熱處理過程在玻璃中形成晶核，再使晶核長大而形成的玻璃與晶體共存的均勻多晶材料。微晶玻璃它具有玻璃和陶瓷的雙重特性，普通玻璃內部的原子排列是沒有規則的，這也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一樣，由晶體組成，也就是說，它的原子排列是有規律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強。

結構上：①微晶體由玻璃相與結晶相組成。兩者的分布狀況隨其比例而變化。

②玻璃是一種無規則結構的非晶態固體（從微觀上看，玻璃也是一種液體），其分子不像晶體那樣在空間具有長程有序的排列，而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形，不像液體那樣隨重力作用而流動。③陶瓷材料是由晶粒和晶間相組成的燒結體，其含有少部分的玻璃相和氣孔相，大部分為晶相的多晶材料。

性能上：①微晶玻璃——機械強度高，絕緣性能優良，介電損耗少，介電常數穩定，熱膨脹系數可在很大范圍調節，耐化學腐蝕，耐磨，熱穩定性好，使用溫度高。②玻璃——機械性能差，強度低，常溫為絕緣體，熔融狀態下可以導電，熔點低，膨脹系數小，抗熱震性差，透光性能好，化學穩定性較高。

③陶瓷——耐熱、耐磨、耐腐蝕、絕緣、抗蠕變性能好，硬度高，彈性模量高，塑性韌性差，強度可靠性差。

13、微晶玻璃的制備技術主要有哪些？各有何特點？

①熔融法：熔融法的最大特點是可采用技術成熟的玻璃成形工藝方法，如壓延、壓制、吹 制、拉制、澆注等，便于機械化生產。與通常的陶瓷成形工藝如擠壓、旋壓和注漿相比，其成形速度快，適合自動化操作和制備形狀復雜、尺寸精確的制品。由玻璃坯體制備的 微晶玻璃在尺寸上變化不大，組成均勻，不存在氣孔等陶瓷中常見的缺陷，因而微晶玻 璃不僅性能優良且具有比陶瓷更高的可靠性

②燒結法：將熔制玻璃粒料與晶化分成二次完成，故又稱為二次燒結法。燒結法還有一個顯 著的特點，即水淬后的玻璃顆粒細小，表面積增加，比熔融法制得的原始玻璃更易于晶化，因而有時可以少加甚至不加晶核劑。燒結法解決了傳統熔融法工藝中存在的熔融和成形不 可分、高溫成形難以生產形狀復雜的制品以及必須加入晶核劑才能核化和晶化等問題。它 可以采用陶瓷傳統的低溫成形方法從而制備出形狀復雜的制品。但相對于熔融法而言，該、工藝方法的致命缺點是存在氣孔，導致生產中出現大量不合格產品，但適合制造多孔的微 晶玻璃。

③溶膠—凝膠法：其制備溫度比傳統方法低很多，可防止某些組分揮發并減少污染；可獲得 均質的高純材料；可擴展組成范圍，制備傳統方法無法制備的材料，如不能形成基礎玻璃 的系統和具有高液相組成系統的微晶玻璃；用溶膠-凝膠法制備的微晶玻璃主要為具有高 溫、高強、高韌性以及其它特殊性能的高新技術材料。

14、碳化物陶瓷主要有哪些（列出常用的4種)？它們共同特點是什么？

答：主要有碳化硅（SiC）、碳化硼（B4C）、碳化鈦（TiC）、碳化釩（WC）

①具有熔點高，許多碳化物的熔點都在30000C以上，例如碳化鈦的熔點為34600C ②具有較高的硬度，例如碳化硼是僅次于金剛石和立方氮化硼的最硬材料，但碳 化物的脆性一般較大。

③具有良好的導電性和導熱性以及化學穩定性，幾乎大多數碳化物陶瓷在常溫下不

與酸反應。

15、碳化硅的合成方法有哪些？各有何特點？

①化合法：將單質Si和C在碳管電爐中直接化合而成，其反應式如下： Si＋C === β-SiC ②碳熱還原法：這種方法是由氧化硅和碳反應生成碳化物，反應式如下： SiO2＋C===SiO(g)＋CO(g)，SiO 繼續被碳還原：SiO＋2C===SiC＋CO(g)目前為止碳熱還原法所需的溫度較高，該法生產的顆粒較小，可提高產物純度和電導率的 新型制備方法

③氣相沉積法：氣相沉積法可以分為化學氣相沉積法（CVD）和物理氣相沉積法（PVD），PVD主要利用了蒸發-冷凝機理，而CVD法則是利用硅的鹵化物（SiX）和碳氫化物（CnHm）及氫氣在發生分解的同時，相互反應生成SiC。這些方法可以制備高純度的SiC粉末，也可以得到晶須或者薄膜。④有機硅前驅體：將有機金屬化合物在真空、氫或者惰性氣氛中在相對較低的溫度下進行熱解反應，從而得到相應的制品。⑤自蔓延高溫合成法（SHS法）：是一種化合反應方法，一般化合法是依靠外部熱源來維持反應的進行，而 SHS 法則是依靠反應時自身放出的熱量維持反應的進行，計算表明 SiC o的絕對溫度為1800C(放熱反應使產物達到的最高溫度)⑥溶膠-凝膠法：采用溶膠-凝膠工藝可得到平均晶粒尺寸為 10nm 的β-SiC 納米粉體。

16、氮化硅的主要晶型有哪些？對氮化硅陶瓷的結構和性能有何影響？

答：氮化硅有兩種晶型，即針狀結晶的α-Si3N4和顆粒狀結晶的β-Si3N4.①它們均屬于六方晶系，都是以[SiN4]四面體共用頂角構成的三維空間網絡。Si3N4是以共價鍵為主的化合物，氮原子與硅原子間的鍵力很強，因而，Si3N4具有許多優異 性能，如耐磨、高硬度、高強度、耐化學腐蝕和很好的高溫穩定性具有較高的硬度。②α型結構內部的應變較大，故自由能比β型高，即體系的穩定性比較差，當加熱至1500℃ 時，α-Si3N4將轉變為β-Si3N4，且這種轉變是不可逆的。高α相含量Si3N4粉燒結時可得 到細晶、長柱狀β-Si3N4晶粒，提高材料的結構穩定性和斷裂韌性。

17、氮化硅的燒結方法有哪些？如何獲得致密燒結的氮化硅陶瓷？

燒結方法有：反應燒結、常壓燒結、熱壓燒結、重燒結、熱等靜壓燒結

①改變燒結方式，反應燒結制得的氮化硅一般氣孔率較高，可采用常壓燒結、熱壓燒結等致密性燒結方式，降低氣孔率，進而獲得致密性高的燒結體； ②添加燒結助劑，促進燒結反應的進行； ③常壓燒結時埋粉；

④在氮氣氣氛下燒結，抑制氮化硅的熱分解；

⑤采用均勻、尺寸小的氮化硅粉末，提高燒結驅動力。

18、如何提高氮化鋁陶瓷的熱導率？

①清潔晶界，提高AlN粉末的純度、適量添加燒結助劑，減少雜質相的引入；

②添加燒結助劑，可降低AlN晶格的氧含量，同時使AlN顆粒間相互接觸從而提高熱導率，使用適當的復合添加劑也可以提高其熱導率；

③孤立第二相或使第二相處于三角境界處，也可改變添加劑和工藝條件使第二相完全被排除；

④粗化晶粒，減少晶界；

⑤提高其致密性，降低氣孔率可提高其熱導率； ⑥采用一些后處理措施，從而提高熱導率，如在還原氣氛中可出去AlN中氧和第二相以提高熱導率。

19、簡述氮化硼的結構特點。

氮化硼有兩種晶型：立方BN和六方BN，在高溫高壓下六方BN可轉變為立方BN。①立方BN：其結構與金剛石類似，即碳原子按四面體成鍵方式互相連接，組成無限的

三維骨架。每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。結構中C-C鍵很強，所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子。所以立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，化學惰性比金剛石和硬質合金好。

②六方氮化硼：其結構與石墨類似，即每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子，排列方式呈蜂巢式的多個六邊形，每層間有微弱的范德華引力。六方氮化硼是良好的高溫潤滑材料和高溫電絕緣材料。

20、硼化物陶瓷主要有哪些？其結構特點是什么？

①硼化物陶瓷是一類新型結構陶瓷，常見的有TiB2、ZrB2、HfB2、TaB2和LaB6等，主要是硼和過渡金屬形成的二硼化物，多屬于六方晶系。

212②硼化物的結構特點：硼的電子構型為2s2p，主要采用sp2雜化方式與其他原子成鍵。sp電子雜化導致平面B3X3六角形成為BN、B2O3、H3BO3以及有關化合物的主結構單元，以及導致B3三角形成為元素硼、硼烷族及其衍生物的典型五倍對稱二十面體中的一部分。

21、簡述硼化物陶瓷的主要性能特點。

①高熔點和難揮發：幾乎所有硼化物的熔點都高達2000℃以上，可用于火箭噴嘴、內燃機噴嘴、高溫軸承等高溫部件。

②高硬度：二硼化物的硬度比較高，TiB2的維氏硬度達到33.5GPa，比β-SiC的硬度高約30%，ZrB2-B4C復合陶瓷的耐磨耗指數是SiC和Si3N4的2倍左右，也比部分穩定氧化鋯(PSZ)陶瓷高。③高導電性：二硼化物具有很低的電阻率，特別是ZrB2和TiB2與金屬鐵、鉑的電阻率相當，導電機制為電子傳導，呈正的電阻溫度系數。作為電阻發熱體時，溫度易于控制，可用作特殊用途的電極材料。

④高耐腐蝕性：硼化物陶瓷對熔融金屬具有良好的耐腐蝕性，與熔融鋁、鐵、銅、鋅幾乎不反應。硼化物的這一特性可應用于金屬鋁、銅、鋅、鐵的冶煉。在鋼鐵冶金中，可用它來制作鐵水測溫熱電偶的保護管、噴嘴和吹氣管等。在煉鋁工業中，煉鋁槽的陰極材料采用硼化物陶瓷后，節電可達30%以上。

22、什么是陶瓷基復合材料？它們是如何分類的？

①陶瓷基復合材料主要指由無機非金屬材料作基體材料，通過顆粒彌散、纖維及晶須強化增韌等來改善陶瓷材料的力學性能，特別是脆性的一類復合材料。②按符合效果可分為力學型復合材料和功能型復合材料；按材料在復合結構中的作用，可分為基體材料和增強材料。

23、納米復相陶瓷的結構特點是什么？ 答：納米復相陶瓷是將納米級的顆粒分散到納米或微米級陶瓷基體中，經成型和 燒結制成的。由于納米顆粒能夠抑制基體顆粒的長大，使結構均細化，從而 改善材料的力學性能。納米增強相與基體之間具有非常良好的化學相容性； 納米增強顆粒與基體在熱膨脹系數上有差異；納米復合后基體晶粒很小、材 料顯微結構呈現均勻化、基體晶界強化。

24、如何獲得（制備）陶瓷晶須？晶須補強增韌的機理是什么？

答：晶須增韌陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體，以晶須為增強體，通過復合工藝制備的新型復合材料。制備方法通常有熔融法、氣相法、內熔劑法、水壓熱法、常壓酸化法、燒結法、KDV法、助溶劑法、溶體法、水熱法、急冷燒結結晶法、緩冷燒結結晶法等 作用機理為： ①裂紋橋接機理：晶須的存在使裂紋尖端尾部存在一晶須－基體界面解離區，在此區域 內，晶須把裂紋橋接起來并在裂紋表面產生閉合應力。

②裂紋偏轉機理：晶須會導致裂紋發生彎曲和偏轉，從而干擾應力場，導致基體的應力 強度降低，起到阻礙裂紋擴展的作用。③晶須拔出機理：晶須在外應力作用下沿著它和基體的界面滑出的現象。晶須的撥出增加了裂紋的路徑和材料的斷裂功。

25、影響纖維補強陶瓷基復合材料性能的主要因素有哪些？

①纖維尺寸：直徑、長度、晶須尺寸

②纖維的排列方向：排列方向與應力方向平行

③晶須含量及分布的均勻性：含量的增加，韌性增大，強度降低。均勻性改善，強度提高，韌性值提高不大

④纖維和基體間的物理相容性：熱膨脹性能的匹配

⑤纖維與基體間的化學相容性：不發生化學反應，性能不退化 ⑥界面性質：界面對傳遞應力、裂紋擴展與能量吸收或分散起重要作用。界面層的性質可以 用纖維與基體之間結合力的大小來衡量。只有纖維與基體之間保持適中的結合強度，其中的纖維可承擔大部分外加應力，又能在斷裂過程中以“拔出功”的形式消耗能量時，才能獲得既補強又增韌的陶瓷基復合材料。

26、設計纖維或晶須補強陶瓷基復合材料應遵循的原則有哪些？

① 盡量使纖維在基體中均勻分散；

② 彈性模量要匹配，纖維的強度和彈性模量應大于基體材料；

③ 纖維與基體要有良好的化學相容性，無明顯的化學反應或形成固溶體；

④ 纖維與基體熱膨脹系數要匹配，只有不大時才能使纖維與界面結合力適當，保證載荷轉 移效應，并保證裂紋尖端應力產生偏轉及纖維拔出；

⑤ 適量的纖維體積分數，過低則力學性能改善不明顯，過高則纖維不易分散，不易致密燒結；

⑥ 纖維直徑必須在某個臨界直徑以下。

27、高性能陶瓷涂層具有哪些特點？

①能將金屬材料的強韌性、易加工性、導電、導熱性等和陶瓷材料的耐高溫、高耐磨、高耐

特點有機結合，發揮兩類材料的綜合優勢，同時滿足產品對結構性能(強度、韌性等)和環境性能(耐磨、耐蝕、耐高溫等)或特種功能(紅外輻射、微波吸收、熱敏、光敏等)的需要。②能夠用于制備陶瓷涂層的材料品種多，包括各種氧化物和復合氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物以及金屬陶瓷和金屬間化合物。③制備陶瓷涂層的工藝方法多，且投資小，靈活方便。

固相沉積：如熱噴涂、高溫自蔓延法、電火花表面強化法等

氣相沉積：如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、真空離子沉積等； 液相法：如溶膠法、電化學沉積法、化學自催化沉積法(化學鍍)等。④能夠在不同的基體材料上沉積陶瓷涂層。

⑤涂層功能極廣。能夠制備陶瓷涂層的材料很多，并能根據需要采用不同的涂層制備工藝，獲得具有表面強化或特種功能的陶瓷涂層，如高耐磨、自潤滑、密封、制動、耐腐蝕、抗氧化、耐高溫、絕熱、絕緣、屏蔽及微波吸收、敏感元件(壓敏、氣敏、光敏等)、紅外輻射、防輻射、催化、超導及生物功能等。

⑥涂層成分較容易調整。可以通過調整涂層材料的種類、配比及涂覆工藝等，比較容易地實現涂層成分和涂層性能的調整。

⑦物耗少、物流小、附加值高、經濟效益突出。⑧陶瓷涂層厚度可控

⑨能夠實現制品的局部改性與表面強化，容易成型。

⑩容易與原有金屬加工的工裝條件結合，企業的技術改造易于實現。不足之處：

①陶瓷涂層有著陶瓷材料塑性變形能力差、對應力集中和裂紋敏感、抗熱震和抗疲勞性能差。②陶瓷涂層與金屬材料的熱物理性能(如膨脹系數、熱導率等)差別大，在使用過程中可能產生不同的應力狀態，影響其使用性能和壽命。

③陶瓷涂層與基體材料的結合主要為機械嵌合或分子力結合，結合強度不高。

27、何謂梯度功能涂層？有何特點？

梯度功能涂層是采用熱噴涂技術，特別是等離子噴涂技術，使用送粉量連續可變的送粉裝置，將至少兩種組分的涂層材料連續的噴涂在芯模上，使涂層的成分變化實現由 0～100％的連續積分式均勻遞變，以達到兩種不同涂層材料特別是金屬與陶瓷材料的物理力學性能特別是熱物理性能優化匹配的目的。將噴涂的涂層從芯模上取下，就獲得了梯度功能材料。

梯度功能材料主要用作高溫端和冷端溫差特別大、熱流量很大工況下的高溫結構材料，防止因熱膨脹系數相差過大而產生高的熱應力使高溫部件過早破壞或失效。實質上，梯度功能就是材料承受的高溫連續遞變的溫度梯度功能。其特點是：

①降低熱應力。能使不同材料特別是金屬與陶瓷材料之間的熱膨脹系數的差值降至最小，從而使熱應力降至最小。

②簡化復合材料的制造工藝。克服了采用不同整體材料靠層層粘結、壓制、燒結等過程制造復合材料的諸多問題，流程和工序大大簡化。③熱流傳輸損失小。解決了高熱流傳輸過程中通過復合材料中不同材料的結合點所產生的熱流損失問題，有利于提高熱效率。④容易進行無損檢測。梯度功能材料具有連續過渡的梯度結構，沒有明顯的界面和結合點，容易使用無損檢測技術如超聲檢測技術進行檢測。⑤可以制造復雜形狀部件。如近網狀結構，葉片結構等。

⑥優化材料設計。能將最好但卻昂貴的材料用在最需要的地方。