透明陶瓷的研究现状与发展展望_刘军芳
文章编号:1000-2278(2002)04-0246-05
透明陶瓷的研究现状与发展展望
刘军芳 傅正义 张东明 张金咏
(武汉理工大学)
摘 要
简要地论述了国内外对透明陶瓷的研究现状,重点介绍了透明陶瓷制备中出现的新方法和新工艺,探讨了气孔和晶界组织结构等因素对透明陶瓷的透光性能的影响,并对透明陶瓷研究的发展提出了自己的看法。关键词:透明陶瓷,制备工艺,气孔率
中图法分类号:TQ174.75+8 文献标识码:A
THE RESEARCH SITUATION AND DEVELOPMENT PROSPECT
OF TRANSPARENT CERAMICS
Liu Jun f ang Fu Zhenyi Zhang Dongming Zhang Jinyong
(Wuhan University of Science and Technology)
Abstract
THe current research situation for transparent ceramics was introduced.It mainly focused on the new method and new technology appeared in the transparent cera mics preparing.Meanwhile it simply discussed the effect of pores and grain boundary
organization structure on the transmittance of transparent ceramics,and at the same time the author present her own opinion.Keywords transparent cera mics,prepara tion technics,porosity
1 前 言
自1962年R.L.C oble 首次报导成功地制备了透
明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用112
。近38年来,世界上许多国家,尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作,先
后开发出了Al 2O 3、Y 2O 3、MgO 、CaO 、TiO 2、ThO 2、ZrO 2等
氧化物透明陶瓷以及Al N 、ZnS 、ZnSe 、MgF 2、CaF 2等非氧化物透明陶瓷
12-32
。
2 透明陶瓷的制备工艺
透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下
条件142
:(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小;(5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方
收稿日期:2002-03-06
作者简介:刘军芳,武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,430070
第23卷第4期
2002年12月
陶瓷学报
JOURNAL OF CERAMICS
Vol.23,No.4Dec.2002
晶系;(6)表面光洁度高。因此,对制备过程中的每一步,都必须精确调控,以制备出良好的透明陶瓷材料。2.1 粉料制备
透明陶瓷的原料粉有四个要求152
:(1)具有较高的纯度和分散性;(2)具有较高的烧结活性;(3)颗粒比较均匀并呈球形;(4)不能凝聚,随时间的推移也不会出现新相。传统的粉料制备方法主要有固相反应法、化学沉淀法、溶胶)凝胶法以及不发生化学反应的蒸发)凝聚法(PVD)和气相化学反应法。除此之外,新的陶瓷制粉工艺也不断的涌现出来,如激光等离子体法、喷雾干燥法和自蔓延法等。
制备粉料的方式对陶瓷的透光性有很大的影响。金属氧化物球磨方法制备粉料,粉料的细度不能得到保证,固相反应时,粉料的活性低,颗粒粗,即使采用热压法烧结,也不易形成高密度的陶瓷,且陶瓷的化学组成和均匀性差。而化学工艺制备粉料的显著特点是能获得纯度、均匀、细颗粒的超微粉,合成温度显著下降,这种粉料制备的陶瓷,其致密度可达理论密度的99.9%或更高。一般的化学方法,包括沉淀法、溶胶)凝胶法等制备出的原料粉具有高的分散度,从而保证其良好的烧结活性。这是因为高的分散度的颗粒具有较大的表面能,而表面能是烧结的动力,同时用化学方法制备陶瓷原料粉能较好的引入各类添加剂。例如,人工晶体研究所的黄存新等就是采用金属醇盐法合成尖晶石超细粉末。他们将金属铝和镁分别与异丙醇、乙醇反应生成醇盐化合物,再将其混合、水解、干燥、高温煅烧,即得到性能良好的尖晶石粉料以制备透明铝酸镁陶瓷162
。
激光气相法是利用当光与物质发生相互作用时,物质的原子或分子将吸收某些特定波长的光子而处于激发态,这些激发态的原子或分子进行重新组合,从而发生化学反应的原理,采用合适的光照射反应物分子提供活化能,使其活化。提供能量的方式很多,但在通常的方法中所提供能量的能谱分布很宽,除了采用特种催化剂外,是没有很好的选择性的。由此而导致的化学反应过程往往包含着某些不需要的副反应,从而影响产物的纯度。由于激光单色性好,谱线很窄,光强极高,用激光辐射为反应系统提供能量,可大大改善反应的选择性,提高生成物纯度。在陶瓷粉末的激光合成技术中,所采用的激光器是CO 2,其辐射是在红外波段内,例如蔺恩惠等人就是采用脉冲CO 2激光作辐射光源,以TiCl 4以及O 2作反应物,利用脉冲红外激光诱
发的自由基反应成功地合成了TiO 2纳米粉。其工艺
简单,成本较低,产品的质量较高,是很有发展前途的方法之一172
。
自蔓延高温合成法(SHS)是指对于放热反应的反应物,经外热源点火而使反应启动,利用其放出的热量,使反应自行维持,并形成燃烧波向下传播。其反应物可以是粉末、液体或气体。由于反应的速度极快,产物经过温度骤变的过程,处于亚稳态,粉末的烧结活性高,反应中的高温使易挥发的杂质挥发,从而得到较纯净的产物。其装置图如图1。
图1 SHS 反应过程示意图
Fig.1 Schematic diagram of SHS reactio process
SHS 法制备粉料优于传统的方法,其优点在于:(1)纯度高,SHS 法经过一个高温过程,许多杂质尤其是有机物在高温下挥发,而粉料表面的氧化膜也被还原;(2)活性大,SHS 法反应迅速,合成过程中温度梯度大,产品中有可能出现缺陷集中相和亚稳相,产物的活性大大提高,易于进一步烧结致密化。例如上海硅酸盐研究所的张宝林、庄汉锐等人就是以铝粉、高压氮气为原料,将铝粉、氮化铝粉稀释剂以及氯化铵和氟化氨的混合物置于有机球磨桶中,以氮化铝球为球磨弹子,干混,然后在高压容器中,氮气压力下,以钛粉为引火剂,用通电钨线圈点火,使铝粉与氮气发生燃烧,用SHS 法反应生成高氮含量、低氧含量的氮化铝粉
182
。
2.2 成型技术
透明陶瓷成型可以采用各种方法,如泥浆浇注、热塑泥浆压铸、挤压成型、干压成型以及等静压成型等。
干压成型是将粉料加少量结合剂,经过造粒然后将造粒后的粉料置于钢模中,在压力机上加压形成一定形状的坯体。干压成型的实质是在外力作用下,借助内摩擦力牢固的把各颗粒联系起来,保持一定的形状。实践证明,坯体的性能与加压方式、加压速度和保压时间有较大的联系。干压成型具有工艺简单、操作方便、周期短、效率高、便于实行自动化生产等优点,而
且制出的坯体密度大,尺寸精确,收缩小,机械强度高,电性能好。但干压成型也有不少缺点,如模具磨损大,加工复杂,成本高,加压时压力分布不均匀,导致密度不均匀和收缩不均匀,以致产生开裂、分层等现象。
等静压成型是利用液体介质不可压缩性和均匀传递压力性的一种成型方法,它将配好的坯料装入塑料或橡胶做成的弹性模具内,置于高压容器中,密封后,打入高压液体介质,压力传递至弹性模具对坯体加压。等静压成型有如下特点:(1)可以生产形状复杂、大件及细长的制品,而且成型质量高;(2)成型压力高,而且压力作用效果好;(3)坯体密度高而且均匀,烧成收缩小,不易变形;(4)模具制作方便,寿命长,成本较低;(5)可以少用或不用粘接剂
192
。
2.3 烧结方法
透明陶瓷的烧结方法多种多样,最常用的是常压烧结,这种方法生产成本低,是最普通的烧结方法。除此之外,人们还采用不少特种烧结方法,如热压烧结、气氛烧结、微波烧结及SPS 放电等离子烧结技术。
热压烧结是在加热粉体的同时进行加压,因此烧结主要取决于塑性流动,而不是扩散。对于同一种材料而言,压力烧结与常压烧结相比,烧结温度低得多,而且烧结体中气孔率也低;另外由于在较低的温度下烧结,就抑制了晶粒的成长,所得的烧结体致密,且具有较高的强度。热压烧结的缺点是加热、冷却时间长,而且必须进行后加工,生产效率低,只能生产形状不太复杂的制品。
气氛烧结是透明陶瓷常用的一种烧结工艺。为了使烧结体具有优异的透光性,必须使烧结体中气孔率尽量降低(直至零)。但在空气中烧结时,很难消除烧结后期晶粒之间存在的孤立气孔,相反,在真空或氢气中烧结时,气孔内的气体被置换而很快地进行扩散,气孔就易被消除。除了Al 2O 3透明陶瓷外,MgO 、BeO 、Y 2O 3等透明陶瓷均可以采用气氛烧结。
微波烧结是利用在微波电磁场中材料的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结的新技术。微波烧结的速度快、时间短,从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大,最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。微波烧结工艺中的关键是如何保证烧结试样的温度均匀性和防止局部区域热断裂现象,这可以从改进电场的均匀性和改善材料的介电、导热性能等方面考虑。
1102
放电等离子烧结是90年代发展并成熟的一种烧
结技术,其装置示意如图2。
1.sintering die;
2.graphite plates;
3.ram;
4.graphi te punch;
5.sample;
6.on-off pulsed generator;
7.optical pyrometer
图2 SPS 设备装置图
Fig.2 Installation diagram of SHS devices
SPS 装置设备非常类似于热压烧结炉,所不同的是这一过程给一个承压导电模具加上可控脉冲电流,脉冲电流通过模具,也通过样品本身,并有一部分贯穿样品与模具间隙。通过样品及间隙的部分电流激活晶粒表面,击穿孔隙内残余气体,局部放电,甚至产生等离子体,促进晶粒间的局部结合,通过模具的部分电流加热模具,给样品提供一个外在加热源。所以,在SPS 过程中样品同时被内外加热,加热可以很迅速。又因为仅仅模具和样品导通后得到加热,截断后它们即实现快速冷却,冷却速度可达300e P min 以上
111-122
。
作为一种烧结新技术,SPS 在透明陶瓷的制备领域内还没有深入的研究,笔者所在的实验室从日本进口了一台SPS 设备,本人正致力于有关SPS 在透明陶瓷制备中的应用研究。利用SPS 技术进行透明陶瓷的烧结,其优点在于SPS 烧结技术的快速升温特性,有利于控制晶粒的异常长大,同时模具所给予的压力又促使陶瓷致密化;但是其缺点在于升温快,保温时间也比较短,这样使得气孔的完全排除比较困难,因为气孔在烧结过程中的移动速度比较慢,同时,也有可能导致晶粒的发育不完善,影响其透光性能。有关SPS 进行透明陶瓷的烧结,还有待进一步的研究。
3 影响透明陶瓷性能的主要因素
当光通过某一介质时,由于介质的吸收、散射和折射等效应而使其强度衰减,对于透明陶瓷而言,这种衰减除了与材料的化学组成有关外,主要取决于材料的显微组织结构。若入射光的强度为I 0,试样的厚度为
t,试样的反射率为r,则透过试样的光强度I为:1132
I=
(1-r)2
1-r2e-2B t
e-2B t I0(1)
式中,B=A+Sim+Sop,反射率很小时可忽略多次反射,则式(1)可表示为:
I=I0(1-r)2exp1-2(A+Sim+Sop)t2(2)其中,A为线收缩系数,Sim为散射系数,Sop为折射在不连续界面上(如晶界、晶界层等)的散射系数。从式(2)可知,要获得高的透光率,必须使A、Sim、Sop各个系数尽可能小或趋于零,因此透明陶瓷应该没有或尽量减少象气孔和晶界等这样的吸收中心和散射中心,同时还应是单相的、由均质晶体组成,并具有较高的光洁度。所以陶瓷的晶界组织结构和残余气孔是影响透明的主要因素。大量研究表明,原料组成、制粉方式、烧结条件、烧成气氛等不仅影响到陶瓷的致密度,而且对陶瓷的透光性都有较大的影响1142。
3.1气孔率
透明陶瓷的生产过程就是在烧结过程中完全从材料中排除显微气孔的结果。经固相烧结法制得的一般氧化物陶瓷即使具有很高的密度,往往也不是透明的,这是因为其中掺有闭口气孔,这种气孔通常是在最终烧结阶段因晶粒迅速生长而形成。根据散射中心的大小和Fresnel定律,可将材料对光的散射分成Reyleigh 散射、Mie散射和反折射散射。1152当散射中心的尺寸小于入射光波长的1P3时,形成以Reyleigh为主的散射,即在折射率为n0的连续相存在N个单位体积折射率为n、体积为V的气孔或异相,则散射系数Sim为:
Sim=24P3n40
K4NV
2
n2-n20
n2+2n20
2
当散射中心的大小接近或等于光的波长时,则以Mie散射为主体的散射。散射系数Sim为:
Sim=
c NV (K-kd3)P d
其中c、k为常数;V为散射中心体积;N为单位体积内的散射中心数;K为入射光波长。
当散射中心的大小d大于光的波长时,则以反射折射为主,散射系数Sim为:
Sim=kVd-1
许多文献都指出,总气孔率超过1%的氧化物陶瓷基本上是不透明的,因此,生产具有较高透光率陶瓷的一个主要条件,就是最大限度的降低增加光散射的残余气孔率,特别是显微气孔率。陶瓷内的气孔因为具有不同光学性质的相界,使光产生反射与折射,因而众多气孔使陶瓷不透明。陶瓷内的气孔可以存在于晶体之间和晶体内部。晶体之间的气孔处于晶界面上容易排除,它可以随着晶界的移动而迁移,最终排出体外,而晶体内部的气孔即使是小于微米级的也很难排除,而且在封闭气孔中还可能进入水蒸汽、氮气和碳等。
因此,晶体内气孔对于获得透明陶瓷是最危险的,从而应在任何工艺阶段防止气孔的产生。
3.2晶界组织结构
透明陶瓷的透光率与其显微结构密切相关。首先,晶界是破坏陶瓷体光学均匀性、从而引起光的散射、致使材料的透光率下降的重要因素之一。当单位体积晶界数量较多,晶体配置杂乱无序,入射光透过晶界时,必然引起光的连续反射、折射,这样其透光率也就降低。因此晶界应微薄,光性好,没有气孔、第二相夹杂物及位错等缺陷。其次在多晶透明陶瓷中存在着与基体折射率不同的异相,从而破坏了陶瓷体的均匀性,而且基体以及第二相本身对光有吸收作用造成吸收损失。
为了控制陶瓷材料的晶界组织结构,在陶瓷生产的过程中,我们可加入添加剂,一方面是使烧结过程中出现液相,降低烧结温度,另一方面是抑制晶粒的长大,缩短晶内气孔的扩散路程,从而有利于得到致密的透光性好的透明陶瓷。然而过量的添加剂反而会产生第二相,影响陶瓷的透光性1162。例如在烧结Al2O3透明陶瓷时,加入MgO,但是由于MgO局部偏析,在MgO 分布较高的区域超过了固溶极限,就会在晶界上析出第二相(MgAl2O4)尖晶石,从而成为光的散射中心,使Sim增长,降低了Al2O3陶瓷的透光性。1172
3.3表面加工光洁度
透明陶瓷的透光率还与陶瓷表面加工光洁度有关。烧结后未经处理的陶瓷表面具有较大的粗糙度,即呈现微小的凹凸起伏,光线入射到陶瓷表面上会发生漫反射。其表面的粗糙度越大,则其透光性能就越差。一般应对陶瓷表面进行研磨和抛光。只有在陶瓷表面的光洁度达到11~13级光洁度后,才可能把透光率提高到受烧结时陶瓷吸收中心和散射中心清除率制约的最高可能程度。
总之,影响陶瓷透光性的因素是多种多样的,这里不再详述。
4总结与展望
经过几十年的研究,透明陶瓷已取得了可喜的成
果,其材料开发从过去的氧化铝透明陶瓷、氧化镁透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷等材料扩展到透明PLZT电光陶瓷、钇铝石榴石透明陶瓷、铝镁酸透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及氮氧化铝透明陶瓷等材料。这些透明陶瓷的发展拓宽了陶瓷的应用范围,但仍需进行更深入的研究,以进一步完善透明陶瓷的性能。笔者认为,未来透明陶瓷的研究发展有以下几个趋势:
(1)由于透明陶瓷不仅具有透光性,而且具有特种陶瓷自身的属性,随着其应用范围的进一步拓展,人们必然会提出越来越高的性能要求,这就要求我们必须不断的去研究新型的透明陶瓷材料以满足人们的需求。
(2)原有的生产工艺使透明陶瓷的制备受到很大的局限,随着人们对透明陶瓷材料的需求,研究和探索各种新的制备工艺,以扩大透明陶瓷的种类已成为一个重要的课题。
(3)透明陶瓷集透光性与其自身材料的特性于一身的优异性引起了人们极大的兴趣,研究其新的应用领域也就成了一个新兴的课题。从最初的窗口材料到透明薄膜、集成电路基片、高温耐腐蚀材料,透明陶瓷的应用范围在不断的扩大,对其新功能的研究也在不断的发展。
(4)随着人们对透明陶瓷的需求量增加,工业化生产的问题就摆在了我们的面前。现有的实验室制备透明陶瓷的方法已经比较成熟,但如何把科技成果转化为生产力,如何实现工业化生产这个问题还值得我们去进一步研究,寻找一整套稳定的生产工艺以实现投资少而产出高的问题需要我们去解决。
参考文献
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22(6):490
功能陶瓷材料研究进展综述
功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________
功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.wendangku.net/doc/091216915.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。
产业发展现状调研报告
产业发展现状调研报告 xxxx县位于xxxx省东南部，地处xxxx腹地。为南北天然过渡带，山峦叠障，沟壑纵横，溪流密布，独特的地理位置和优越的自然条件，造就了生物的多样性，素有“xxxx山地无闲草、百样蒿藤百味药”之称。县委、县政府从实际出发，因地制宜，顺应民心，拟将中药材作为继黄姜之后的又一项主导产业来发展。于今年3月安排部署了全县中药材产业调查工作，旨在全面摸清我县中药材产业发展现状，存在问题，听取群众对中药材产业发展的意见和建议。县科技局抽调精干力量，派出三路调查组，进驻22镇，在镇党委和政府的支持配合下，深入村、组，到农户，到地头，了解中药材种植情况、管理情况、初加工情况、销售情况、病虫害防治情况，和农民朋友计算效益帐等，全面地、系统地了解掌握中药材产业发展情况，为县委、县政府决策提供可靠依据。 （一）种植情况 调查显示全县22镇，259个村（社区）种植中药材，占村（社区）总数的81%。种植的中药材品种51个，总面积71830多亩，其中黄姜种植面积60640亩，其它50个药材品种种植面积11190多亩，种植药材品种最多的镇为白柳镇，26个品种，面积4100多亩；黄姜种植面积最大的镇是关口镇，8080多亩；其次是构元镇5638亩，再次是段家河镇5334亩；白芨种植分布在10个镇，合计424亩，其中
100亩以上镇为白柳镇和麻坪镇，分别为130亩和107亩；柴胡种植分布在15个镇538.5亩，其中面积最大的为构元镇，142亩，其次是白柳镇90多亩；白术种植分布在6个镇，共计227亩，面积最大的为小河镇210多亩，其次是桐木镇10亩；杜仲分布在13个镇，种植面积2855.7亩，面积最大的是红军镇2040亩，其次是赤岩镇199亩，第三位是甘溪镇101亩；金银花种植分布在11个镇870多亩，面积最大的为构元镇413亩；其次是小河镇249亩，排在第三位的是段家河镇89.5亩；白芍分布在4个镇212亩，其中面积最大的是棕溪镇，70多亩，其次是红军镇60多亩；板蓝根分布在4个镇，种植面积211亩，其中面积最大的为金寨镇168亩，其次是红军镇38亩；丹参种植分布在6个镇，合计面积1228亩，其中面积最大的镇为金寨镇592亩，其次为赤岩镇538亩；木瓜分布在6个镇，种植面积1160亩，其中面积最大的为关口镇320多亩，其次是棕溪镇290多亩；牡丹分布在3个镇1310亩，其中种植面积最大的为吕河镇760多亩，其次是城关镇300多亩，再次是白柳镇245亩；射干分布在3个镇180多亩，其中面积最大的为铜钱关镇120多亩，其次是石门镇30多亩；猪苓分布在5个镇总面积163亩，其中面积最大的为小河镇108亩，其次是双河镇40多亩；香椽种植分布在3个镇合计面积180亩，其中种植面积最大的是段家河镇，89亩；其次是白柳镇85亩；乌竽种植在赵湾镇和赤岩镇，分别为150亩和1.5亩；玄参种植在铜钱关、石门、神河三镇，面积最大为铜钱关镇124亩，其余二镇
透明陶瓷的研究现状与发展展望_刘军芳
文章编号:1000-2278(2002)04-0246-05 透明陶瓷的研究现状与发展展望 刘军芳 傅正义 张东明 张金咏 (武汉理工大学) 摘 要 简要地论述了国内外对透明陶瓷的研究现状,重点介绍了透明陶瓷制备中出现的新方法和新工艺,探讨了气孔和晶界组织结构等因素对透明陶瓷的透光性能的影响,并对透明陶瓷研究的发展提出了自己的看法。关键词:透明陶瓷,制备工艺,气孔率 中图法分类号:TQ174.75+8 文献标识码:A THE RESEARCH SITUATION AND DEVELOPMENT PROSPECT OF TRANSPARENT CERAMICS Liu Jun f ang Fu Zhenyi Zhang Dongming Zhang Jinyong (Wuhan University of Science and Technology) Abstract THe current research situation for transparent ceramics was introduced.It mainly focused on the new method and new technology appeared in the transparent cera mics preparing.Meanwhile it simply discussed the effect of pores and grain boundary organization structure on the transmittance of transparent ceramics,and at the same time the author present her own opinion.Keywords transparent cera mics,prepara tion technics,porosity 1 前 言 自1962年R.L.C oble 首次报导成功地制备了透 明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用112 。近38年来,世界上许多国家,尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作,先 后开发出了Al 2O 3、Y 2O 3、MgO 、CaO 、TiO 2、ThO 2、ZrO 2等 氧化物透明陶瓷以及Al N 、ZnS 、ZnSe 、MgF 2、CaF 2等非氧化物透明陶瓷 12-32 。 2 透明陶瓷的制备工艺 透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下 条件142 :(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小;(5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方 收稿日期:2002-03-06 作者简介:刘军芳,武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,430070 第23卷第4期 2002年12月 陶瓷学报 JOURNAL OF CERAMICS Vol.23,No.4Dec.2002
浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/091216915.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。
现代陶瓷研究进展
材料与化工学院 2012级材料科学与工程二班 课程作业：无机非金属材料工艺学学生姓名：刘健 学生学号： 授课老师：
目录 1.传统陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.新型陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.1生物陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1生物陶瓷研究背景------------------------------------------------------------------------------4 2.1.2生物陶瓷研究的一些成果---------------------------------------------------------------------4 2.1.3生物陶瓷在国外的研究动态和发展趋势-------------------------------------------------4 2.1.4我国生物陶瓷材料研究设想与展望--------------------------------------------------------5 2.2高温压电陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------------5 2.2.1改性钛酸铅压电陶瓷----------------------------------------------------------------------------5 2.2.2 PZT基多元系压电陶瓷--------------------------------------------------------------------------6 2.3超级亲水易洁陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------6 2.4热障涂层陶瓷材料--------------------------------------------------------------------------------------7 2.4.1几类热障陶瓷涂料研究近况-------------------------------------------------------------------7 2.4.1.1氧化物稳定的ZrO2---------------------------------------------------------------------------7 2.4.1.2焦绿石或萤石结构A2B2O7陶瓷----------------------------------------------------------7 2.4.2需要达到的目标------------------------------------------------------------------------------------8 3.结语----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8
新型材料的现状及发展
新型材料的现状及发展 【摘要】介绍了21世纪各种材料的发展状况，特别是新型材料在新的领域及各个领域所起到的作用，简要分析了各种材料的性能，优缺点及发展方向。 【关键词】新型材料；材料性能；发展方向 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。材料则直接影响产品的性能和寿命，是现代工业、农业、国防工业及科学技术等飞速发展的先决条件。因此材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 一．金属材料 金属材料，它经历了长期的研究发展过程，它具有工艺成熟、质量稳定、性能优良、价格低廉等优点，相对于陶瓷材料和高分子材料来说，它具有很大的优势，是人类使用较为广泛的材料，尤其是新型金属材料新型金属材料种类繁多如金属纳米、准晶、超细晶材料等，作为具有优异特性的高技术新型金属材料，愈来愈显示出重要的应用前景。 另外还有许多其它的新型金属材料，如: 1.形状记忆合金 形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状形状记忆合金所具有这种特殊形状记忆功能，被广泛地应用于卫星、航空、生物上程、医药、能源和自动化等方面。
但是，这种合金的造价过于昂贵，而且形状变化不能过于频繁。最重要的是这个种类的合金都有一个类似于最高记忆温度的存在，超过了那个临界温度，可能导致合金完全失效。 2.金属塑料 长期以来，在国际科学界，如何让金属材料具有塑料的玻璃形成能力一直是一个焦点问题。由我国科学家研制的“金属塑料”，结合了金属与塑料的部分特性，在开水中就可以像橡皮泥一样，很容易进行变形处理。当温度降到室温，它又恢复了一般金属玻璃所具有的优良性能。 我国科学院物理研究所汪卫华研究小组在国家自然科学基金的支持下，经过多年努力，研制出这种具有广阔应用前景的新型材料。有关专家评价说，这种“金属塑料”在很多领域都具有重大的应用和研究价值，可作为纳米、微米加工和复写的优良材料，将来可使汽车部件像塑料一样便宜。 3.敷钛板 本实用新型涉及一种敷钛板层状产品。其结构特点是由钛薄层１、锌薄层２、基材钢板３、锌薄层４、钛薄层５依次复合为一个整体。优点主要是具有良好的防腐蚀性，美观持久性，是钛材、不锈钢材在某些领域（如化工、家电、机械）的较好替代品，也是进口敷铝锌板的理想代用品。缺点是价格较高，而且钛金属较为稀缺。 二．非金属材料的发展和应用 新型材料不断崛起，各种非金属材料（高分子材料、陶瓷材料及不同类型材料所组成的复合材料等)的发展达到了前所末有的速度。
透明氧化铝陶瓷制备的研究进展
透明氧化铝陶瓷制备的研究进展 关键词：透明氧化铝，透光率，烧结助剂，烧结工艺 1引言 透明氧化铝陶瓷最早是由美国Coble博士发明的，他通过在Al2O3中添加0．25wt% MgO，于1700～1800℃氢气气氛下烧结出呈半透明的氧化铝陶瓷，从此开创了透明氧化铝陶瓷研究和应用的新篇章［1］。经过半个世纪的不懈努力和研究，科研工作者发现，通过提高氧化铝的纯度、致密度以及合理的调控显
微结构，可以显著提高氧化铝陶瓷的透光性。 随着研究的不断开展，制备氧化铝陶瓷的烧结助剂得到了极大地扩展，除了MgO，一些稀土氧化物（如Y2O3、La2O3、ZrO2等）同样可以作为氧化铝陶瓷的烧结助剂，并且采用复合添加剂的效果优于单独使用MgO。关于添加剂的引入方式，谢志鹏等［2］提出了化学沉淀包覆工艺，在1800℃氢气气氛下烧结，制备了透明氧化铝陶瓷。与传统的球磨工艺相比，该方法能够实现添加剂在氧化铝基体中的均匀分布，从而大大提高了陶瓷的透光性。 关于透明氧化铝陶瓷的烧结技术，最近的研究工作表明，采用热等静压（HIP）、放电等离子（SPS）等特种烧结工艺可以制备出亚微米晶的高性能透明氧化铝陶瓷。例如，Jin等［3］采用SPS工艺，于1250～1350℃，80MPa压力下烧结，制备了晶粒尺寸小于1μm，直线透光率为53%的透明陶瓷。由于晶粒细小，其机械强度也非常优异。 此外，Mao等［4］就氧化铝晶粒光轴取向对透光性的影响进行了研究，他们通过在强磁场条件下进行透明Al2O3陶瓷浆料的注浆成型，使烧结后的Al2O3陶瓷晶粒光轴趋于一致，从而减少六方晶系Al2O3陶瓷因双折射率不同带来的光损失，显著提高透明Al2O3陶瓷的透过率。下面就影响氧化铝陶瓷透光性的各种因素，以及氧化铝粉体选择、烧结助剂及作用、烧结工艺及透明氧化铝陶瓷的应用进行综述。 2影响氧化铝陶瓷透明性的因素 2.1.1气孔 对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率，又包括气孔尺寸、数量、种类。普通陶瓷即使具有高的密度，往往也不是透明的，这是因为其中有很多封闭气孔，并且当陶瓷内部的气孔率大于1%时，陶瓷就基本不再透明。有实验
产业发展现状的调研报告范文
产业发展现状的调研报告范文 产业发展现状的调研报告范文一 市位于河西走廊中部，南靠祁连山与青海毗邻，北依巴丹吉林沙漠和XX区毗邻。辖甘州、临泽、高台、山丹、民乐、肃南一区五县，总面积4.2万平方公里，130万人，耕地380万亩，园地41万亩，林地560万亩，草地3034万亩。滋润张掖的我国第二大内陆河黑河，发源于祁连山北麓，流经青海、甘肃、内蒙古三省区和酒泉卫星发射基地，干流全长928公里，流域面积14.3万平方公里。地处黑河中游的XX市集中了全流域95 %的耕地、91 %的人口，黑河水造就了金张掖的辉煌。2011年实现农业增加值71.55亿元，总量位居全省第一。 与此同时，XX市沙漠化土地面积1082万亩，占总土地面积的17.2%，其中流动沙丘222万亩，半固定沙丘202万亩，固定沙丘71万亩，戈壁503 万亩，风蚀残丘53万亩，潜在沙丘31万亩。XX市60个乡镇中有43个乡镇、50多万农民分布在沙漠沿线。土地沙漠化、沙尘暴、干热风等灾害性天气对农牧业生产和经济社会发展影响很大。进入全面建设小康社会和推进农业产业化的发展过程中，XX市上下按照中国著名科学家钱学森沙产业理论，以构建生态经济大市为统领，把防沙治沙与发展沙产业结合起来，积极探索统筹生态建设与现代农业相生相伴的耦合体系，南保青龙涵水源，中护湿地建绿洲，北锁黄龙固风沙，大力发展沙产业，沙产业开发成果丰硕。 一、成果及特点
（一）坚持规划先行，稳步发展沙产业。按照多采光、少用水、新技术、高效益的沙产业理论，市委、市政府先后制定了《XX市沙产业开发总体规划》等一系列文件，并把发展沙产业列入国民经济和社会发展五年计划。80年代以来，市上领导先后带领市、县、乡村各级领导干部分赴内蒙、宁夏和武威等周边地区，学习借鉴沙产业开发的先进经验，广开视野，抓点带面，整体推进。经过多年坚持不懈努力，目前已形成了XX区石岗墩、民乐六坝、山丹清泉和东乐、临泽新华和板桥、高台骆驼城、肃南许三湾为代表的14个沙产业开发典型。昔日寸草不生的茫茫戈壁XX区石岗墩滩，目前有年金龙、甘霖、飞龙等10多家企业进行开发建设，形成了集高效节水示范、生态防护林建设、优质牧草种植、苗木繁育、综合养殖、农副产品加工、旅游观光为一体的经济开发区；XX县骆驼城是新开发的移民乡，过去这里大部分是沙漠戈壁，从上世纪七十年代以来，陆续进行了移民和农业综合开发，全部村民都是从本县外乡和外地迁移而来，1984年建乡，全乡农户来自5省8区26县市，辖13个村80个合作社3561户，12432人，可用耕地面积5.8万亩。2011年粮食总产量达到2778.6万公斤，农民人均纯收入达6345元。特色产业有玉米制种、油料、苹果、葡萄、梨、加工番茄、辣椒干以及孜然、柴胡、黄芪、甘草等中药材；地处巴丹吉林沙漠边缘的肃XX县明花乡许三湾，上世纪80年代末打出了第一口深水井后，肃XX县委、县政府高度重视，把明花区许三湾荒漠治理工作列入重要议事日程，90年正式列入农业综合开发项目进行开发。20多年来，来自肃XX县南部干旱山区
关于产业发展现状调研报告
关于产业发展现状调研报告 市位于河西走廊中部，南靠祁连山与青海毗邻，北依巴丹吉林沙 漠和XX区毗邻。辖甘州、临泽、高台、山丹、民乐、肃南一区五县，总面积4.2万平方公里，130万人，耕地380万亩，园地41万亩， 林地560万亩，草地3034万亩。滋润张掖的我国第二大内陆河黑河，发源于祁连山北麓，流经青海、甘肃、内蒙古三省区和酒泉卫星发射基地，干流全长928公里，流域面积14.3万平方公里。地处黑河中 游的XX市集中了全流域95 %的耕地、91 %的人口，黑河水造就了" 金张掖"的辉煌。xx年实现农业增加值71.55亿元，总量位居全省第一。 与此同时，XX市沙漠化土地面积1082万亩，占总土地面积的17.2%，其中流动沙丘222万亩，半固定沙丘202万亩，固定沙丘71万亩， 戈壁503 万亩，风蚀残丘53万亩，潜在沙丘31万亩。XX市60个乡镇中有43个乡镇、50多万农民分布在沙漠沿线。土地沙漠化、沙尘暴、干热风等灾害性天气对农牧业生产和经济社会发展影响很大。进入全面建设小康社会和推进农业产业化的发展过程中，XX市上下按 照中国著名科学家钱学森沙产业理论，以构建生态经济大市为统领，把防沙治沙与发展沙产业结合起来，积极探索统筹生态建设与现代农业相生相伴的耦合体系，"南保青龙涵水源，中护湿地建绿洲，北锁 黄龙固风沙"，大力发展沙产业，沙产业开发成果丰硕。
一、成果及特点 （一）坚持规划先行，稳步发展沙产业。按照"多采光、少用水、新技术、高效益"的沙产业理论，市委、市政府先后制定了《XX市沙产业开发总体规划》等一系列文件，并把发展沙产业列入国民经济和社会发展五年计划。80年代以来，市上领导先后带领市、县、乡村各级领导干部分赴内蒙、宁夏和武威等周边地区，学习借鉴沙产业开发的先进经验，广开视野，抓点带面，整体推进。经过多年坚持不懈努力，目前已形成了XX区石岗墩、民乐六坝、山丹清泉和东乐、临泽新华和板桥、高台骆驼城、肃南许三湾为代表的14个沙产业开发典型。昔日寸草不生的茫茫戈壁XX区石岗墩滩，目前有年金龙、甘霖、飞龙等10多家企业进行开发建设，形成了集高效节水示范、生态防护林建设、优质牧草种植、苗木繁育、综合养殖、农副产品加工、旅游观光为一体的经济开发区；XX县骆驼城是新开发的移民乡，过去这里大部分是沙漠戈壁，从上世纪七十年代以来，陆续进行了移民和农业综合开发，全部村民都是从本县外乡和外地迁移而来，1984 年建乡，全乡农户5省8区26县市，辖13个村80个合作社3561户，12432人，可用耕地面积5.8万亩。xx年粮食总产量达到2778.6万公斤，农民人均纯收入达6345元。特色产业有玉米制种、油料、苹果、葡萄、梨、加工番茄、辣椒干以及孜然、柴胡、黄芪、甘草等中药材；地处巴丹吉林沙漠边缘的肃XX县明花乡许三湾，上世纪80年代末打出了第一口深水井后，肃XX县委、县政府高度重视，把明花
木质材料研究现状与发展趋势修订稿
木质材料研究现状与发 展趋势 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
木质材料研究现状与发展趋势 木材由裸子植物和被子植物的树木产生，具有丰富的生物多样性。树木生长是一个复杂而协凋的生物化学过程，通过光能利用二氧化碳、水分和矿物等使自身发育成一个粗大的有机体，木材就是树木营养生长的主要产物。木材的形成是吸收二氧化碳、固碳并释放氧气的过程，有利于改善生态环境。 ? 木材作为传统的材料，一直为人类所利用。随着自然资源和人类需求发生变化和科学技术的进步，木材利用方式从原始的原木逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利用，形成了一个庞大的新型木质材料家族，如腔合板、刨花板、纤维板、单板层积材、集成材、重组木、定向刨花板、重组装饰薄木等木质重组材料，以及石膏刨花板、水泥刨花板、木／塑复合材料、木材／金属复合材料、木质导电材料和木材陶瓷等木基复合材料。 ? 木质材料在建筑、家具、包装、铁路等领域发挥着巨大的作用。在不可再生资源日益枯竭、人类社会正在走向可持续发展的今天，木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美观和凋节室内环境等天然属性，以及强度-重量比高和加工能耗小等加工利用特性，将为社会的可恃续发展做出显着贡献。与其他材料相比，木材具有多孔性、各向异性、湿胀干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质，如何更好地利用这些特性和最大限度地限制其副作用，是木材科学家和工程技术专家长期努力解决的主要问题。近年来林学家也积极参与木材科学研究，从树木的遗传学角度认识和改良木材的基本特性。 ? －、木质材料的研究现状 ? 木质材料的研究开发与资源、经济和环境的发展密切相关，木材学、木材化学加工学、木制品先进制造技术、木基复合材料、木质重组材料、木质生态环境材料和木结构工程学等研究领域比较活跃。 ? 1.木材学
2010.氧化钇透明陶瓷的研究进展_靳玲玲
沈宗洋等： (Na, K)NbO3基无铅压电陶瓷的研究进展· 521 · 第38卷第3期 氧化钇透明陶瓷的研究进展 靳玲玲1，蒋志君2，章健1，王士维1 (1. 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 200050；2. 科技部高技术研究发展中心，北京 100044) 摘要：Y2O3为立方结构，熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽，声子能量低，易实现稀土离子的掺杂。Y2O3透明陶瓷在高温窗口，红外头罩，发光介质(闪烁、激光和上转换发光)及半导体行业具有潜在应用价值，有些已获得实际应用。结合研究结果，本文重点介绍Y2O3透明陶瓷制备工艺的研究进展，综合评述Y2O3透明陶瓷在高压气体放电灯灯管、窗口材料、闪烁陶瓷、激光陶瓷、上转换发光等应用领域方面的研究，并对国内Y2O3透明陶瓷的研发提出看法。 关键词：氧化钇；透明陶瓷；制备工艺；稀土掺杂；综合评述 中图分类号：O61 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)03–0521–06 RESEARCH PROGRESS OF YTTRIA TRANSPARENT CERAMICS JIN Lingling1，JIANG Zhijun2，ZHANG Jian1，WANG Shiwei1 (1. Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050; 2.The High Technology Research and Development Center, The Ministry of Science and Technology, Beijing 100044, China) Abstract: Because of the high melting point, chemical stability, high transmittance from ultraviolet rays to middle infra-red, and low phonon energy, yttria is a promising material for high temperature windows, infrared domes, optical matrix for scintillation, laser output and upconversion, and components of semiconductor devices. In this paper, the preparation process of yttria transparent ce-ramics and luminescence of the yttria transparent ceramics doped with rare earth elements are discussed in detail. And the applications in high-pressure gas discharge lamp, windows, scintillation ceramics, laser ceramics, upconversion luminescence, and so on are re-viewed. Finally, the views on the research of yttria transparent ceramics are put forward. Key words: yttria; transparent ceramics; preparation technology; rare-earth element doping; review 室温下，Y2O3为稳定的c型立方结构, 晶格常数为1.060nm, 空间群为T h7。每个单胞中包含32个Y3+和48个O2–。Y离子格位存在两种不同的晶格环境，有8个高对称性的S6(即C3i)格位和24个低对称性的C2格位。两种不同Y格位的配位数均为6。 Y2O3的物理化学性质的主要特点是： 1) 熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽(0.23～8.0μm)； 2) 在1050nm处，其折射率高达1.89，使其具有80%以上的理论透过率； 3) Y2O3具有足以容纳大多数三价稀土离子发射能级的、较大的导带到价带的带隙，可以通过稀土离子的掺杂，实现发光性能的有效裁剪，从而实现其应用的多功能化； 4) 声子能量低，其最大声子截止频率大约为550cm–1，低的声子能量可以抑制无辐射跃迁的几率，提高辐射跃迁的几率，从而提高发光量子效率；[1] 5) 热导率高，约为13.6W/(m·K)，高的热导率对其作为固体激光介质材料极为重要。[2] 上述特性使Y2O3透明陶瓷在高温窗口、红外探测、发光介质、半导体行业具有潜在应用价值。本 收稿日期：2009–06–16。修改稿收到日期：2009–08–08。基金项目：国家“863”计划(2006AA03Z535)资助项目。 第一作者：靳玲玲(1983—)，女，博士研究生。 通信作者：王士维(1964—)，男，博士，教授。Received date:2009–06–16. Approved date: 2009–08–08. First author: JIN Lingling (1983–), female, postgraduate student for doctor degree. E-mail: lljin@https://www.wendangku.net/doc/091216915.html, Correspondent author: WANG Shiwei (1964–), male, Doctor, professor. E-mail: swwang51@https://www.wendangku.net/doc/091216915.html, 第38卷第3期2010年3月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 3 March，2010 DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2010.03.010
特种陶瓷材料的研究进展[1]
文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质，能够获得纯度极高的物质，生产率会大幅度提高，可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.wendangku.net/doc/091216915.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期
中国文化产业发展现状分析
中国文化产业发展现状分析 我国就是具有五千年历史的文明古国,具有深厚的历史资源,丰富的景观资源。但在文化产业方面,中国与西方发达国家却存在着一定的差距。西方主要发达国家中的英国、法国、德国、澳大利亚以及亚洲的日本、韩国等国,都把文化产业放在优先发展的地位,纷纷制定了符合本国国情的扶持文化发展的文化政策。在西方发达国家中,文化产业占据着重要地位,西方文化在世界上形成了一种强势文化,构成了对世界的控制力量。最具代表性的应属美国的文化产业。美国政府实行文化全球化战略,形成了一种文化巨无霸,从各个方面构成了一种强势文化与话语霸权而对当代社会产生了深刻影响。在这种国际环境下发展文化产业已经成为各个国家的重中之重。 中国文化产业发展取得的成就 虽然在上个世纪七八十年代中国的文化产业有所发展,但真正得到重视、得到快速发展应就是在21世纪。而且一些重要的文化政策法规也就是在新的世纪颁布的。2000年,在十五届五中全会上,我国第一次在中央正式文件中使用了“文化产业”这一概念,具有重要的意义。在以后的重要会议内容中政府都会提到文化产业,并把它上升为一种国策。正就是在这种大环境下,中国的文化产业得到了飞速的发展,取得了显著的成就。
首先就各个城市来说。中国历史悠久,地大物博,56个民族共同创造了辉煌璀璨的中华文化。但由于各个地方的民族风情、地理情况、历史资源等方面存在很大的不同,所以在发展文化产业方面,各个城市都在发挥自己的优势,发展具有自己地方特色的文化产业。 四川就是一个自然资源大省,充分利用自然资源,促进文化旅游产业。如四川的宜宾市在由亚太旅游联合会、中国生态学会旅游专业委员会与中华民族文化促进会旅游文化研究中心联合主办的2008中国文化生态旅游高峰论坛上被评选为“中国最佳文化生态旅游城市”。宜宾市有世界级风景名胜区2处、国家“aaaa”级风景名胜区4处、国家级风景名胜区2处、省级风景名胜区5处,省级湿地公园2处。 再如山东的临沂,众所周知,临沂就是革命老区,具有丰富的历史文化资源,所以在发展文化产业方面,临沂市政府就在一点上大做文章,发展红色旅游。临沂市红色文化资源丰富,这里诞生了与井岗山精神、长征精神、延安精神、西柏坡精神一脉相承的沂蒙精神。近年来临沂市先后将孟良崮战役纪念地、沂蒙山小调诞生地、山东省政府旧址等36处红色旅游景点命名为沂蒙精神教育基地,并对全市100多处红色景点进行了重新整合规划,使全市红色景点形成完整统一的旅游网。临沂市主打沂蒙品牌的产品现在已达到600多个,涉及食品、工艺品、文化用品、旅游产品、工业
陶瓷材料科学论文
学号： 1004230213 专业素质教育 2012 ~ 2013 学年秋季学期 学院：材料学院 专业班级：无机10—02班 姓名：宋海彬 透明陶瓷的研究现状与发展展望 摘要:陶瓷具有广大的发展前景，透明陶瓷以其优异的综合性能已成为一种新型的、备受瞩目的功能材料。综述了透明陶瓷的分类，探讨了透明陶瓷的制备工艺，并展望了透明陶的应用前景。 关键词:性能透明材料前景组成陶瓷透光性制备工艺应用 前言:1962年RLC首次报导成功地制备了透明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用。 透明陶瓷的分类 透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。 1氧化物透明陶瓷
对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的究，其制备工艺也相对成熟。到目前为止，已经先后研发出了多种材料:Be()、ScZ()3、Ti认、ZK):、Ca(〕、Th(矢、A12()3仁5·6〕、Mg()、AI()NL，」、YZ03[8·”〕、稀土元素氧化物、忆铝石榴石(3Y203·SA12()。)仁’0，”】、铝镁尖晶石(Mg()·A一2()。)〔’2，’3]和透明铁电陶瓷pLZ子川等。其中AiZ姚、M四、YZ姚以及忆铝石榴石以其自身优异的综合性能，现已经得到广泛的应用。2非氧化物透明陶瓷 对非氧化物透明陶瓷的研究是从20世纪80年代开始的。非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难得多，这是由于非氧化物透明陶瓷具有较低的烧结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等)，这些都成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛应用的主要因素。但经过各国研究人员的共同努力和深人研究，现已经成功地制备出了多种透明度很高的非氧化物透明陶瓷，其中最典型的是AIN、GaAS、MgFZ、ZnS、CaFZ等透明陶瓷。 与氧化物透明陶瓷相比，大多数的非氧化物透明陶瓷不仅室温强度高，而且高温力学性能好，此外，还具有优良的抗急冷急热冲击性能。这些都使得对非氧化物透明陶瓷的研究势在必行。 透明陶瓷的制备工艺 透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下条件〔4〕:(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小; (5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方晶系;(6)表面光洁度高。因此,对制备过程中的每一步,都必须精确调控,以制备出良好的透明陶瓷材料。