第十一章典型陶瓷材料一、結構陶瓷（氧化鋁陶瓷）

熔點高、硬度高、化學性能穩(wěn)定1.晶體結構

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷

-Al2O3：屬三方晶系，20500C熔化前穩(wěn)定。

-Al2O3：是一種氧化鋁含量高的的鋁酸鹽礦物。

-Al2O3：屬尖晶石型結構（立方）。

后兩種在溫度高于16000C時全部轉(zhuǎn)化為-Al2O3類型：高鋁瓷、剛玉、95瓷、99瓷等。2.氧化鋁陶瓷制備①Al2O3預燒目的：使-Al2O3全部轉(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3；還可以排除原料中的Na2O，提高純度，從而保證性能。預燒方法：1400～14500C，2～3小時。排除Na2O方法：加入0.3～3％的H3BO3Na2O＋2H3BO3Na2B2O4

＋3H2O細磨：鍛燒過的Al2O3需要進行磨細，粉體細度對產(chǎn)品性能有很大影響。一般2微米左右，0.5～5

微米的范圍。②

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷③加入燒結促進劑

變價氧化物：如TiO2，與Al2O3形成固溶體，同時產(chǎn)生晶格缺陷，促進燒結，使燒結溫度降低150～2000C。生成液相的添加劑：如SiO2，形成液相燒結。燒結氣氛：一般為空氣，透明高純的Al2O3陶瓷用氫氣，因空氣分子大，不易完全排出。④生產(chǎn)流程：原料煅燒細磨配料添加粘接劑成型燒結表面處理

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷3.用途

耐高溫零件，如：坩鍋。絕緣材料，如：瓷柱。

鈉燈管，透明。

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷99％Ａl2Ｏ3瓷直型坩堝、墊板氧化鋁真空管氧化鋁波紋管95％Ａl2Ｏ3瓷熱壓鑄系列產(chǎn)品二、氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷的晶體結構不同溫度下氧化鋯陶瓷發(fā)生相變，在1170℃以下為單斜相（m-ZrO2），在1170℃

～2370℃之間時，為四方相（t-ZrO2）,在2370℃

～2715℃之間，為立方相（c-ZrO2）。t-ZrO2c-ZrO2

m-ZrO21170℃液相2370℃2715℃在氧化鋯的四方相與單斜相的相變過程中，由7％－9％的體積變化，當發(fā)生高溫t-ZrO2相到低溫m-ZrO2相轉(zhuǎn)變時，體積膨脹，導致開裂。通常加Y2O3，形成室溫為t-ZrO2的四方相，或c-ZrO2立方相，不發(fā)生相變，消除晶型轉(zhuǎn)變時體積變化。2.氧化鋯陶瓷的主要力學性能

1）應力誘發(fā)相變增韌裂紋尖端局部發(fā)生四方t-ZrO2相到單斜m-ZrO2相馬氏體相變，消耗能量，消除裂紋擴展。

2）相變誘發(fā)微裂紋增韌裂紋尖端局部發(fā)生四方t-ZrO2相到單斜m-ZrO2相馬氏體相變時，體積膨脹，產(chǎn)生壓應力，使裂紋尖端閉合。所以，氧化鋯陶瓷在室溫下具有很高的強度和韌性，但高溫時無相變增韌，強度和韌性皆下降。3.氧化鋯陶瓷的應用

1）高強、高韌和耐磨，制成氣缸內(nèi)襯、高速軸承等；

2）耐腐蝕，制成輸送腐蝕性介質(zhì)的閥芯；

3）絕熱性，制成飛機葉片表面的熱障涂層。

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷其它結構陶瓷產(chǎn)品氧化鋯陶瓷墊片氧化鋯陶瓷噴咀氧化鋯結構件系列氧化鋯陶瓷刀具氧化鋯結構件系列

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷氧化鈦陶瓷無壓燒結碳化硅氮化硅軸套氮化硅噴嘴

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷陶瓷纖維布陶瓷纖維扭繩氧化鋯陶瓷表鏈陶瓷調(diào)節(jié)閥陶瓷基板

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷剛玉質(zhì)氧化鋁襯磚氮化硅基陶瓷球軸承二、功能陶瓷（壓電陶瓷）

1.陶瓷的鐵電性自發(fā)極化，如：ABO3，鈣鈦礦型結構。間隙半徑為

0.1365nm，鈦離子半徑為0.128nm；高溫時為立方相，溫度很低（<1200C）時轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较啵捎赾>a，使得電荷發(fā)生偏移而造成極化（自發(fā)極化）。畫圖祥解①電疇形成90°疇壁和180°疇壁陶瓷整體對外不顯電極性②

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷電滯回線③居里點：鐵電陶瓷在高溫下失去自發(fā)極化性能，在低溫時具有自發(fā)極化性能成為鐵電相，此相變溫度稱為居里溫度或居里點。④鐵電陶瓷：具有鐵電性的陶瓷材料。⑤

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷

2、壓電陶瓷壓電材料特性先極化，表面產(chǎn)生束縛電荷。正壓電效應：若受壓，C方向收縮，極化強度降低，放電。逆壓電效應：加電場，C軸伸長，極化強度提，充電。①

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷典型的鈣鈦礦型壓電材料（PZT）Pb（Zr、Ti）O3，當Zr:Ti為52:48時，壓電性能最優(yōu)。②壓電陶瓷的制備方法③⑴原料處理

原料：金屬氧化物（TiO2、ZrO2、PbO）。要求：為使生成壓電陶瓷的化學反應順利進行，要求原料細度一般不超過2微米。步驟：球磨，細磨，混料。⑵預燒處理

PbO＋TiO2PbTiO3PbTiO3＋PbO＋ZrO2

Pb（Zr、Ti）O312000C

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷⑶

粉碎，成型，排塑粘結劑：聚乙烯醇、甘油、酒精、水。成型方法：軋模成型、壓型、等靜壓成型。排塑：800～850oC，保溫1小時。⑷

燒結排塑后的生坯重新裝爐燒結。⑸上電極

燒成的陶瓷經(jīng)精修、研磨、清潔后，就可以被覆電極了、一般采用涂布銀漿烘干，然后裝爐，加熱到750oC，保溫

10～20分鐘，使銀漿中的氧化銀還原為銀，并燒滲到陶瓷表面，形成牢固結合層?；蛴肅VD法。

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能陶瓷壓電陶瓷的應用電聲換能器、超聲換能器、加速度計等。④

·結構陶瓷用途陶瓷鐵電性壓電陶瓷晶體結構制備工藝·功能