陶瓷材料

机械工程材料第八章陶瓷材料思维导图，包括陶瓷材料的分类、陶瓷材料的制备、陶瓷材料的显微结构与性能等内容。

陶瓷材料

• 陶瓷材料的分类
  • 按按原料来源分
    • 特种陶瓷（先进陶瓷）
      • 高纯超细的人工合成化合物
        • 氧化铝陶瓷
          • 成分:AI2O3+少量SiO2
          • 熔点达2050°C.耐高温性能好
          • 硬度高，耐磨性好，具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能
        • 氮化硅陶瓷
          • 成分:以Si3N4为主
          • 硬度仅次于金刚石、碳化硼等。
          • 摩擦系数小，仅为0.1~0.2摩擦系数小，仅为0.1~0.2
          • 耐磨性好、耐热、抗蚀
          • 化学稳定性高
        • 碳化硅陶瓷
          • 高温强度高，有很好的热稳定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性、良好的导热性、耐辐射性
          • 很难烧结，需添加烧结助剂促进烧结,常加的助剂有硼、碳、铝等。
          • 通过键能很高的共价键结合的晶体。
        • 氮化硼陶瓷
          • 具有良好的耐热性和导热性，抗热振性和热稳定性好;高温绝缘性好
          • 主晶相是BN，晶体结构与石墨相似,也是共价晶体,其晶体结构与石墨相似，为六方结构
    • 普通陶瓷（传统陶瓷）
      • 天然的硅酸盐矿物
  • 按用途分
    • 民用陶瓷
    • 工业陶瓷
      • 功能陶瓷
      • 结构陶瓷
        • 以材料的力学性能和热学性能为主
          • 氧化物陶瓷
          • 氮化物陶瓷
          • 碳化钨陶瓷
          • 玻璃陶瓷等
• 陶瓷材料的制备
  • 原料的制备——胚料的成型——制品的烧结
• 陶瓷材料的显微结构与性能
  • 陶瓷材料的显微结构
    • 晶相
      • 决定陶瓷材料物理化学性质
      • 有硅酸盐、氧化物、非氧化物三种
    • 玻璃相
      • 低熔点的非晶态固相
      • 作用是充填晶粒间隙、粘结晶粒、 提高材料致密度、降低烧结温度和抑制晶粒长大。
    • 气相
      • 陶瓷孔隙中的气体，是在工艺过程中形成并保留下来的
  • 陶瓷材料的性能
    • 强度特点
      • 抗拉强度低，抗拉强度较高，约为抗拉强度的10~40倍
      • 具有高弹性模量、高脆性
    • 韧性特点
      • 其冲击韧度、断裂韧度都很低
      • 断裂韧度约为金属的1/60~1/100
      • 改善陶瓷材料脆性、增加韧性的方法
        • 通过晶须或纤维增韧
        • 异相弥散强化增韧
        • 氧化锆相变增韧
        • 显微结构增韧
        • 表面强化和增韧
        • 复合增韧
  • 陶瓷材料在工程应用中应注意的几个问题
    • 脆性大、韧性低，安全可靠性差
    • 陶瓷材料的成本与应用
    • 环境协调性
• 陶瓷材料在工程应用中应注意的几个问题