磁性陶瓷材料
磁性陶瓷材料
1.铁氧体磁性材料概述
铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。早在我国春秋战国时代就有“慈石召铁”的记载。其中所谓的“慈石”就是现代称之的磁铁矿
石，也就是铁氧体的一种，其主要成分是Fe3O4，可以称其为天然的铁
氧体。人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的，至今已有70多年历
史了。早期有日本、荷兰等国家对铁氧体进行了系统研究，于20世纪
40年代开始有软磁铁氧体的商品问世。在第二次世界大战期间，由于无
线电、微波、雷达和脉冲技术的飞速发展，迫切需要能由于高频段，并
具有损耗低的新型磁性材料。当时的金属磁性材料由于存在严重的趋肤
效应和涡流损耗，而无法使用。铁氧体基本上是绝缘体，电阻率高，涡
流损耗小，在当时得到了迅速的研究和开发。20世纪50年代是铁氧体
蓬勃发展的时期。1952年磁铅石型硬磁铁氧体研制成功。1956年又在
此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体，同时发现了含稀土元素的石榴
石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体
材料体系。应该说铁氧体的问世，是强磁性磁学和磁性材料发展史上的
一个重要里程碑。至今铁氧体磁性材料已在广播、通讯、收音机、电视、
音像技术、电子计算机技术、自动控制、雷达、宇航与卫星通讯、仪器、
仪表、印刷、显示以及生物医学、光电子技术等众多高技术领域得到了
广泛应用。
尖晶石型铁氧体
磁铅石型铁氧体
从化学组成上看，铁氧体是由铁族离子、氧离子及其他金属离子所组成的复合金属氧化物。但也有少数不含铁的磁性氧化物，近年来显示出明显的科学意义和高新技术方面的应用前景。
2.铁氧体磁性材料的种类和应用--《功能陶瓷材料》
铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁和压磁等五类。
（1）软磁铁氧体材料这类铁氧体是最先得到广泛运用的，也是日常生活中人们经常接触到的。所谓软磁铁氧体材料是指在较弱的磁场作用下，很容易被磁化也容易被退磁的一类铁氧体材料。其典型的代表是锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4，如
图
《
镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4，如图O
其次是锂锌铁氧体和镍铜铁氧体等。在晶体结构上，软磁铁氧体有两种。一种是由氧离子和金属阳离子组成的尖晶石结构的金属氧化物，其导电性属半导体，电阻率在102~1012Ω.m之间。它的涡流损耗很小，是很适合在高频段使用的磁性材料之一。通过改变各种金属元素的比例或加入少量某些元素以及调节制备过程，可以得到性能不同、分别适于在各种线路设计中应用的铁氧体。软磁铁氧体材料的化学成分和制备过程从20世纪30年代以后不断有所发展。目前国际上成批生产的有三四十个品种。全世界铁氧体软磁材料的年生产量在万吨以上。这一类铁氧体被应用的数量最大、经济价值最高。收音机里的天线磁芯和中频变压器磁芯（一般是镍-锌铁氧体）以及电视接收机里的回扫变压器磁芯（一般是镍-锌铁氧体）都大量使用软磁铁氧体成品。作为有线电讯中的增感器、滤波器等的磁芯，使用也很广泛。近年来，在高频磁记录换能器(磁头)中的应用也很广泛。
（2）永磁铁氧体材料永磁铁氧体是铁氧体材料里的又一个重要分支。它是相对于软磁铁氧体材料而言的。指材料被磁化后不易退磁，而能长期保持磁性的铁氧体材料。钡铁氧体，如图
（主要成分BaFe12O19）研制成功后，20世纪50年代后被制成至今被大量使用的永磁铁氧体主要有钡铁氧体BaFe12O19-。这种铁氧体材料作为永磁材料使用，才真正成了能与合金永磁材料较量优劣的新品种。
永磁铁氧体在工业、农业、医疗等领域中有了十分广泛的应用。用永磁铁氧体制成的永磁电动机，在小轿车中大约有十四处被使用，在汽车的刮雨器、通风器、玻璃窗的升降器以及车灯用的交流发电机等，全是永磁铁氧体材料制作而成
的。
（3）旋磁铁氧体材料又称微波铁氧体。在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在
铁氧体中按一定方向传播时，偏振面会不断绕传播方向旋转的铁氧体材料。主要有多晶型的和单晶型的两大类。单晶型的现不常用。多晶型的，按结构分，主要有：(1)尖晶石型，如MgFe2O4系、NiFe2O4系、LiFe系、Mg-Mn-Al系、Nb-Co-A1系、Li-Zn-Ti-Co 系等；(2)石榴石型，如Y3F5O12、Y-Al系、Y-Gd系、Y-Gd-Al系等；(3)磁铅石型，如BaFe12O19等。具有铁磁共振线宽小、自旋波共振线宽大、在低频段，饱和磁化强度低和磁晶各向异性常数小、介质损耗低、稳定性高等性能。采用电子陶瓷工艺，热压烧结或氧气氛中烧结制造而成。主要用于制作毫米波铁氧体器件。
（4）矩形铁氧体材料具有矩形磁滞回线、剩余磁感强度Br和工作时最大磁感应强度Bm的比值，即Br/Bm接近于1和矫顽力较小的铁氧体材料。主要有两大类：一类是常温矩磁铁氧体材料，如Mn-Mg系、Mn-Zn系、Cu-Mn系和Cd-Mn系等；另一类是宽温(-50～150℃)矩磁材料，如Li系(Li-Mn、Ni、Cu、Zn等)，Ni系(Ni-Mn、Zn、Cd等)。大量使用的矩磁铁氧体主要是Mn-Mg系和Li系铁氧体材料。这类材料具有磁性记忆功能，极高的可靠性。主要用于电子计算机随机存取的记忆装置。还可作为磁放大器、变压器，脉冲变压器等使用。用这类材料作为磁性涂层可制成磁鼓、磁盘、磁卡和各种磁带等
各种铁氧体的主要特性和应用范围比较
3.铁氧体材料的制备工艺
工艺方法。在成型方面有用粉末干压、湿压、冲压、等静压和注浆成型等工艺方法。这类工艺方法的缺点是成本较高、工艺和设备比较复杂。
随着磁记录共业和微波器件研制的发展需要，多晶铁氧体材料已满足不了使用需求。科技工作者又研制成功了各种单晶铁氧体的各种制备工艺，并且达到了批量生产的水平。其中较成熟的有布里兹曼法、熔岩法、提拉法、水热合成法和焰熔法等。
（1） 配料 选择和确定配方是一个比较复杂的问题。通常是根据已有的经验和理论分析作为定
性指导。配方一经确定以后，按照各种元素的摩尔分数或计量分数作为投料量。上述两种
可以互相变换。例如需要三种氧化物的原料，质量分数分别为X ，Y ，Z ，摩尔分数分别为x ，
y ，z ，他们的摩尔质量分别为M 1，M 2，M 3。则从质量分数求出摩尔分数的公式为
采用同样的方法可以计算出Y 和Z 。
制备铁氧体的化学原料是用金属氧化物或碳酸盐，有时也可以用可用性硝酸盐、硫酸盐、草酸盐。对于软磁性铁氧体的配方选择，是在充分研究各种成分的磁特性的基础上，按磁导率μ、品质因素Q 和磁导率的温度系数d μ相互最佳关系来确定。为了保证配方在质量上满足各项物理特性的要求和生产上容易控制，往往要求有较宽的单项固溶体区域。而这个单项固溶体区域也称之为配方区。在配方区内，物理性能最好的部位的各种成分比例称为配方点（或最优配方）。
最常用的多晶软磁铁氧体有Mn-Zn 铁氧体和Ni-Zn 铁氧体。它们分别是由MnO-ZnO-Fe 2O 3)和NiO-ZnO-Fe 2O 3)等三种成分组合的复合铁氧体。调整各个成分配比就可以改变铁氧体的物理性能。实际上，铁氧体的性能还和原料来源、球磨、烧结、压制等工艺有关。
图为--多晶铁氧体的制备工艺流程
总之，可以将配方设计归为以下三个主要原则：首先，配方必须保证产品的使用要求；其次是做到原料就地取材，贯彻综合运用的同时，尽量采用性能好、成分稳定、来源广泛和价廉的原料。
（2）球磨球磨就是把配好的粉料和一定大小与比例的钢球、液体（通常用水）
放在钢桶中，然后装在球磨机上不断的转动，利用钢球与原料之间的撞击，钢球之间和钢球与桶内壁的研磨，将原料磨细和混匀。第一次球磨的作用，主要是将各种细粉末混合均匀。
（3）预烧将混合后的配料在高温炉中加热，促进固相反应，形成具有一定物理性
能的多晶铁氧体。也称为烧结铁氧体。这种预烧过程是在低于材料熔融温度状态下，通过固体粉末间的化学反应来完成固相反应。在固相反应中，一般来说，铁氧体所用的各种固态原料，在常温下是相对稳定的，各种金属离子受晶格制约，只能在原来的结极其点做一些微小的变动。随着温度升高，金属离子在结点上的热震动的振幅越来越大，从而原来的结点发生了位移，由于一种原料的颗粒进入另一种原料的颗粒。形成了离子扩散现象。
（4）成型经过预烧已经成了铁氧体材料，通常把它做成粒料。由于铁氧体种类多，
大小各异，成型方法也很不相同，一般有干压成型、热压住成型、等静压成型等，其中，以干压成型最为普遍。干压成型就是将粒料装入钢制的模具中压制成各种需要的产品形状的毛坯过程。为了保证毛坯的性能，需要在物料中添加少量的胶黏剂，如
5%的聚乙烯醇溶液。干压成型的加压方式又有单向加压和双向加压之分。压制较长
的毛坯，为了保证毛坯上下的密度均匀，多采用双向加压法。由于成型压力的均匀与否会影响烧结产品的成败。因此，在生产上必须认真选择成型方式和控制成型的压力。对于大型产品，为了使毛坯有较大的成型密度而又各处受力均匀的坯件，往往采用静水压的成型方法。首先把粒料装入所需要的橡胶模具中，然后把密封的模具置于能承受高压的高压容器内，利用高压泵将油或水压入高压容器内，从而使橡胶模具的各个部分均匀受力。
在制备小尺寸而形状比较复杂的铁氧体材料时，通常采用注浆成型的方法。把粒料溶在加热的液体石蜡中，做成流动的浓浆料，通过液压法把浆料注入到可开启的金属模具中，待冷却后凝固成毛坯，在凝固之前，需经过排蜡工序。此法的挤压效率较高，可连续地压制出形状较复杂的小型铁氧体坯件。
（5）烧结铁氧体材料的烧结温度一般在1000~1400o C。由于铁氧体烧结时周围气氛
对性能影响很大。铁氧体生成时的固相化学反应不能在还原气氛中进行。对于某些有特殊要求的铁氧体材料，必须在特殊的炉子中烧结，如高磁导率的锰锌铁氧体，必须在真空炉子中烧结。
铁氧体烧结过程中，要发生一系列氧化和还原反应、固溶体的发生和分解过程。其中以氧化和还原过程中的化学变化最重要，对铁氧体的物理性能影响最大。在烧结的过程中的氧化和还原过程，实质上是烧结体与周围气氛共同作用、进行吸氧或放氧的过程。氧化和还原的进行，与周围气氛的氧分压力大小以烧结温度的高低有密切关系。
最终影响材料中的金属离子价态。不同的铁氧体，他们的平衡气压值都是不一样的，因此在进行铁氧体烧结的时候除了考虑烧结气氛压力、烧结温度等条件外，对于烧结过程中升温和降温制度也要给予认真的对待。根据材料的不同，物理性能的要求不同，在工艺上常采取以下措施，如真空降温、氮气降温、高温淬火等。
烧结过程中也会发生物理变化，即在体积、密度、外形以及相组成和微观结构上也发生了一系列物理变化。铁氧体在烧结的过程中的物理变化可概括为烧缩和结晶两个阶段。一般认为烧缩结束后才开始结晶生长。但是实际上这两个阶段很难有明显的界限，主要取决于固相反应物质的起始状态。铁氧体在烧结的过程中发生的显著的体积收缩，在密度、空隙率上发生很大的变化，根据气孔率的不同，可将烧结分为初期、中期和后期阶段。在烧结初期，固体粒料相互接触，空隙分散而相互贯通，随着粘结剂、水分和其他杂质的挥发，气孔通过粒料表面外逸，空隙率下降，收缩率上升，体密度略有增加；烧结中期，随着温度升高，各个固体粒料的界面逐渐合并，互相贯通的空隙逐渐被封闭而相对集中，空隙率迅速降低，收缩率显著升高，体密度有所下降；在烧结后期，随着温度的进一步升高，封闭的体系有所缩小体密度显著升高，达到烧结密
度，致密化趋于完善。但是烧结温度过高，以致部分Fe2O3分解，反而会使空隙率上
升，收缩率下降。一般把烧结前后体积收缩的百分率也叫做烧结率。烧结收缩率与原料的化学组分、颗粒粗细、粘结剂的用量、生坯的成型密度、预烧温度以及烧结制度等有很大关系，其中尤以成型密度和预烧温度的影响最为重要。铁氧体的烧缩率一般
控制在10%左右，这比普通陶瓷制品大很多。掌握影响收缩率的因素和相应规律，
对控制产品的几何尺寸的稳定生产具有很重要的意义，铁氧体多晶成长是烧结过程中的又一个重要的物理变化，对铁氧体的物理性能有很大的影响。烧结前生料内各固体颗粒是靠黏结剂黏结而保持一定的形状。烧结初期，随着黏结剂的挥发和部分固体颗粒进行固相反应而紧密结合，个别颗粒已有微晶出现，颗粒间的空隙逐渐缩小。随着温度的升高，微晶逐渐成长并兼并成很大的晶粒。这时晶粒成长特别迅速（有时也成为二次结晶），但是它的微观结构是不均匀的，大小晶粒参杂其间而形成所谓的复合结构。当温度继续升高以后，进入烧结后期，晶粒继续兼并，各晶粒界面的空隙也大量集中，多晶的成长得到了进一步发展。最后，在各小晶粒兼并成长的同时，大晶粒也分裂为若干中晶粒，按晶体界面能量最小的方向逐渐趋于稳定状态，可见烧结温度和保温时间的长短对铁氧体晶粒的大小和均匀性都有较大的影响。铁氧体在烧结收缩。晶粒成长的同时，还会发生一系列相的变化。
总之，上述对烧结制度的讨论，最终形成的效果是影响铁氧体的磁性能。不同的烧结条件对铁氧体的磁性能有很大的影响。其中烧结温度、烧结气氛和升温与降温的方式对铁氧体的磁性能有重要的影响，必须给予充分的重视。
以上所述，是对少量样品的制备和小型生产而言，大规模生产的设备和操作多已采用陶瓷工艺中的近代技术，预烧和烧结都分别在隧道窑内自动连续运转的时间内完成，成型过程多数也采用自动化的连续操作完成。
参考文献《铁氧体物理学》作者：李萌远、李国栋
《新能磁性材料极其运用》作者：尤毅、张正义、林守卫《功能陶瓷材料》作者：曲远方
浅析精密陶瓷
浅析精密陶瓷 摘要：系统地阐述了精密陶瓷的发展历史及研究状况，和碾压具体方式精密陶瓷的发展趋势和发水平及存在的问题，提出了未来精密陶瓷的发展趋势及产业化应重点解决的问题。 关键词：精密陶瓷、研磨加工、发展、趋势 A nalysis of Precision Ceramics ＳＯＮＧＭｅｉＸｉｎ （QiqiharUniversity161000） Abstract: Systematic exposition of the history and research status of fine ceramics, and rolling trends specific ways of fine ceramics and send levels and problems, put forward for the future development trend of fine ceramics and industrialization should be focused on solving problems. Keywords: Precision ceramic；grinding；development；trends 1 引言 传统的陶瓷制品，如日用瓷、陈设瓷、建筑卫生瓷等产品都是大家所熟悉的。然而，随着科学技术的飞速发展，而今的陶瓷已逐渐进入许多尖端科学技术领域，并越益显示出巨大的生命力。在所有重要产业部门中，陶瓷作为仅次于金属和塑料的第三种材料，日益获得人们的普遍关注。如果说微电子技术和生物工程技术是新技术革命的两大支柱，那么新材料则是建设和构筑未来高技术社会和信息社会的基础要素。从历史来看如果没有陶器的发明，人类的文明就不会发生从狩猎时代进入农耕时代的变革，同样没有精密陶瓷的发明，微电子技术，宇航技术和其它技术也不可能产生划时代的革新。许多科学家断言:精密陶瓷这种新材料的普遍开发和应用，将使人类由“重厚长大”的钢铁时代进入“轻薄短小”的新陶瓷时代。 精密陶瓷在廿一世纪科学技术的发展中，必定会占有十分重要的地位。同时，这种新型陶瓷材料对我国国民经济建设将发挥重要的作用。 陶瓷的工业应用出现于19世纪末，在20世纪中后期，随着科学技术快速发展对新型陶瓷材料的应用需求不断扩大而获得了非常迅速的发展。到2010年中国精密工业陶瓷产品产值约400亿元，全球精密工业陶 瓷市场销售额约1500亿美元。目前精密陶瓷己经广泛应用于电子信息、航天航空、新能源、生物医学、半导体、机械、工业设备、消费电子等领域。而精密陶瓷的定义是采用严格控制配料及特定工艺制成不经机械研磨加工，就具有表面光滑平整，公差尺寸合乎要求的陶瓷。主要用于制作电路基片、线圈骨架、电子管插座、高压绝缘瓷、火箭的前锥体等。也可制成用于浇制合金的高气孔率精密铸造型芯。还可用作抗震性好的高温材料。 ２精密陶瓷制品种类 ２.１结构陶瓷 包括高温结构陶瓷、耐磨陶瓷、高韧性陶瓷、高(超)硬陶瓷、纳米结构陶瓷、多孔陶瓷、陶瓷超滤膜等; ２.２功能陶瓷 包括磁性陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等;
陶瓷的研究现状与发展展望分析
陶瓷的研究现状与发展展望 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料.它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点.可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料. 分类: 普通陶瓷材料 采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成,是典型的硅酸盐材料,主要组成元素是硅、铝、氧,这三种元素占地壳元素总量的90%,普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟.这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等. 特种陶瓷材料 采用高纯度人工合成的原料,利用精密控制工艺成形烧结制成,一般具有某些特殊性能,以适应各种需要.根据其主要成分,有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能.本节主要介绍特种陶瓷. 编辑本段性能特点力学性能 陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上.陶瓷的抗压强度较高,但抗拉强度较低,塑性和韧性很差. 热性能 陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上）,且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料,陶瓷还是良好的隔热材料.同时陶瓷的线膨胀系数比金属低,当温度发生变化时,陶瓷具有良好的尺寸稳定性. 电性能 大多数陶瓷具有良好的电绝缘性,因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件.铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数,可用于制作电容器,铁电陶瓷在外电场的作用下,还能改变形状,将电能转换为机械能（具有压电材料的特性）,可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等.少数陶瓷还具有半导体的特性,可作整流器. 化学性能 陶瓷材料在高温下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力. 光学性能 陶瓷材料还有独特的光学性能,可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等,透明陶瓷可用于高压钠灯管等.磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途. 编辑本段常用特种陶瓷材料 根据用途不同,特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷. 1．结构陶瓷 氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3,一般含量大于45%.氧化铝陶瓷具有各种优良的性能.耐高温,一般可要1600℃长期使用,耐腐蚀,高强度,其强度为普通陶瓷的2~3倍,高者可达5~6倍.其缺点是脆性大,不能接受突然的环境温度变化.用途极为广泛,可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等,也可作刀具和模具. 氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4,这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润
自洁功能陶瓷浅谈
摘要：简要介绍了自洁功能陶瓷的概念、分类及国内外研究概况，分别阐述了三大自洁功能材料的自洁机理及其制作工艺，提出了目前自洁功能陶瓷存在的问题。 关键词：自洁功能材料自洁功能陶瓷自洁机理 随着工业的发展和人类的各种活动日益频繁，由此而滋生的疾病也越来越多。要解决这一问题，必须走可持续发展之路：一方面解决污染源，另一方面要提高家居环境的抗污染能力，即研制相应的抗污染材料及其制品。对于陶瓷行业而言，这一抗污染材料和制品就是自洁功能陶瓷[1]。 1、自洁功能陶瓷的概念和分类 1.1 概念 自洁功能陶瓷由陶瓷基体和自洁功能材料两大主要部分构成，它是指在陶瓷制品表面或釉层中加入一种或几种具有抗菌、杀菌、防污、除臭和具有净化大气功能的材料，这些功能材料必须以较强的结合力附着在陶瓷上或者与陶瓷本身结为一体，同时对人体不产生任何危害，这样制得的多功能陶瓷称为自洁陶瓷。 1.2 分类 主要分为两大类：一类是有机材料，另一类是无机材料。有机材料多用于塑料、橡胶、纺织行业等，无机材料则多用于无机非金属行业，尤以玻璃和陶瓷行业应用较广。现在所见报导的无机自洁功能材料分三类：一类是含金属离子的无机化合物，如AgNO3、CuO等，另一类是光催化半导体化合物，如TiO2、ZnO等，第三类是具有远红外辐射功能的自洁材料，如锰及其氧化物。另外，有人还提出用稀土复合磷酸盐无机抗菌材料按一定比例添加到陶瓷中制备抗菌功能陶瓷材料。 2、自洁原理 2.1 含金属离子的自洁功能材料 含金属离子的自洁功能材料其杀菌作用主要依赖金属离子中不稳定电子的迁移，这些电子在迁移的过程中阻碍微生物的呼吸和代谢，破坏其蛋白质。以Cu2+离子为例，Cu2+离子失去外围一至两个电子时，具有强烈的氧化性，这种氧化性阻碍了周围的微生物的呼吸。同时，还可氧化分解周围有机物。由此可见，金属离子的杀菌和抗污主要是由强氧化性来完成的。金属离子按其抗菌效果依次为：Ag>Co>Al>Cu>Zn>Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca。而其杀菌效果则有变化，为：Ag>Cu>Fe>Sn>Al>Zn>Co，这主要是因为抗菌作用与原子的电子云磁场有关，而杀菌作用则与其氧化作用的大小有关。一般情况下，常用的金属离子有Ag+、Zn2+和Cu2+，分别以其化合物的形式带入。 2.2 光催化半导体自洁功能材料 物质根据其电性可以分为导体、半导体和绝缘体。在半导体材料中，有这样一族材料，它们能够被光子激活，从而实现电子流动，这一族材料称为光催化半导体材料。[4]其中经常应用的光催化半导体材料有：TiO2、ZrO2、V2O3、ZnO、CaS、Se、GaP、SiC等，在自洁陶瓷的研究中应用较多的为：TiO2、ZrO2和ZnO。 2.3 远红外线自洁功能材料 远红外线自洁功能材料包括锆（Zr）、钴（Co）、镍（Ni）锰（Mn）其及氧化物，这类材料的杀菌自洁与其所放出的远红外线射线有关。但这类材料的杀菌效果是有限的，它必须和以上两类自洁功能材料配合使用才有更好的应用价值。 2.4 添加稀土复合磷酸盐抗菌功能陶瓷材料 将稀土复合磷酸盐无机抗菌材料按一定比例添加到陶瓷中制备抗菌功能陶瓷材料[2]。结果表明：在陶瓷中加入稀土复合磷酸盐无机抗菌材料不会降低陶瓷表面质量，且对金黄色葡萄球菌的6h杀抑率可达94.8%。[3]将复合磷酸盐无机抗菌材料、陶瓷熔块、粘土、添加物、
新型陶瓷材料的应用与发展
新型陶瓷材料的应用与 发展 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶 瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷， 而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展， 各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科 学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高 速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震 而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各 行各业。 应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐 蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代 表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗 性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被 有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生 物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别 是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质 量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的 研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前 对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类 陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作
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/3018529617.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。
功能陶瓷材料总复习讲解学习
功能陶瓷材料总复习
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1、定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率范围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 松弛极化 频率范围：
铁电体， 晶体在某温度范围内具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。材料的这种性质称为铁电性。 电畴:铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居里点附近的临界特性。 电滞回线: 铁电体的P 滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相→铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相 T
日用陶瓷材料的应用及其发展
日用陶瓷材料的应用与发展 法学092 刘婷09437105 陶瓷材料是人类应用时间最早，并且应用领域最广的材料之一。它是一种天然或人工合成的粉状合成物，经过成型或高温烧结，由金属元素和非金属的无机化合物构成的固体材料。 陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、原料丰富、成本低廉等诸多优点。现在，最受关注的三大固体材料是金属材料、高分子材料，以及陶瓷材料。按照其用途的不同，通常可将陶瓷材料分为工业、艺术和日用陶瓷三大类。其中工业陶瓷是指应用于各种工业的陶瓷制品，包括建筑陶瓷、化工陶瓷、电子陶瓷和特种陶瓷几大类；艺术陶瓷主要指花瓶、雕塑等以陈列欣赏和美化环境为主要作用的陶瓷；而日用陶瓷主要是指如餐具、茶具、洁具等日常生活中应用的陶瓷制品。本文主要研究日用陶瓷的应用形式及其发展趋势。 陶瓷材料与其他材料 相对而言，金属材料具有良好的延展性和可塑性，具有良好的热传导性，可是其耐温性和耐腐蚀性较差。高分子材料具有耐腐蚀性和可加工性，色彩丰富，但是其机械强度，耐高温性和耐磨性较差。陶瓷具有高硬度、耐磨、耐酸、耐碱、耐热、耐冷等优越的性能，肌理富于变化，色彩丰富而且不褪色，造型可塑性强，在丰富人们的物质和精神生活，美化环境，以及提升生活品质等方面可达到作用，是其他材料不可替代的。陶瓷致命的缺点在于高脆性和韧性差，这是材料结构所决定的。在室温下，陶瓷材料分子结构几乎不会产生滑移和位错运动，材料处于受力状态时无法通过塑性变形来松弛应力[2]。但是随着生产技术的发展和陶瓷新品种的开发，必然可在其原有基础上逐步改善其容易碎裂的不足，满足相应的产品设计要求。 现在，金属材料和高分子材料越来越多的应用于餐具，容器等日用产品，走
浅谈多孔陶瓷
浅谈多孔陶瓷 08化本黄振蕾080900029 摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现,多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大,目前其应用已遍及环保、节 能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域,引起了全球材料学科的高度关注。 关键词：多孔陶瓷制备应用发展 0.引言 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通, 并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。 1多孔陶瓷材料的制备方法 1. 1 挤压成型法 挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 的规格。美国与日本已研制出了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm、900 孔/ 2.54 cm ×2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型的多孔陶瓷。其工艺流程为: 原料合成+ 水+ 有机添加剂→混合练混→挤出成型→干燥→烧成→制品。这种工艺的优点在于, 可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计; 缺点是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4] 。 1. 2 颗粒堆积成孔工艺法 颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒, 利用微细颗粒易于烧结的特点, 在高温下液化, 从而使骨料连接起来。骨料粒径越大, 形成的多孔陶瓷平均孔径就越大, 并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀, 产生的气孔分布也越均匀, 孔径分布也越小。另外, 添加剂的含量和种类, 以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。如Yang 等[ 5]用Yb2O3 作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷, 通过加入Yb2O3 后, 使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀, 经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外, 孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制, 制品的孔隙率一般为20% ~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂, 高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。主要优点在于工艺简单, 制备强度高; 不足之处在于气孔率低。
磁性陶瓷材料
磁性陶瓷材料 1.铁氧体磁性材料概述 铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。早在我国春秋战国时代就有“慈石召铁”的记载。其中所谓的“慈石”就是现代称之的磁铁矿 石，也就是铁氧体的一种，其主要成分是Fe3O4，可以称其为天然的铁 氧体。人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的，至今已有70多年历 史了。早期有日本、荷兰等国家对铁氧体进行了系统研究，于20世纪 40年代开始有软磁铁氧体的商品问世。在第二次世界大战期间，由于无 线电、微波、雷达和脉冲技术的飞速发展，迫切需要能由于高频段，并 具有损耗低的新型磁性材料。当时的金属磁性材料由于存在严重的趋肤 效应和涡流损耗，而无法使用。铁氧体基本上是绝缘体，电阻率高，涡 流损耗小，在当时得到了迅速的研究和开发。20世纪50年代是铁氧体 蓬勃发展的时期。1952年磁铅石型硬磁铁氧体研制成功。1956年又在 此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体，同时发现了含稀土元素的石榴 石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体 材料体系。应该说铁氧体的问世，是强磁性磁学和磁性材料发展史上的 一个重要里程碑。至今铁氧体磁性材料已在广播、通讯、收音机、电视、 音像技术、电子计算机技术、自动控制、雷达、宇航与卫星通讯、仪器、 仪表、印刷、显示以及生物医学、光电子技术等众多高技术领域得到了 广泛应用。 尖晶石型铁氧体
磁铅石型铁氧体 从化学组成上看，铁氧体是由铁族离子、氧离子及其他金属离子所组成的复合金属氧化物。但也有少数不含铁的磁性氧化物，近年来显示出明显的科学意义和高新技术方面的应用前景。 2.铁氧体磁性材料的种类和应用--《功能陶瓷材料》 铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁和压磁等五类。 （1）软磁铁氧体材料这类铁氧体是最先得到广泛运用的，也是日常生活中人们经常接触到的。所谓软磁铁氧体材料是指在较弱的磁场作用下，很容易被磁化也容易被退磁的一类铁氧体材料。其典型的代表是锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4，如
功能陶瓷材料的分类及发展前景
功能陶瓷材料的分类及发展前景 功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能。如电、磁、光、热、化学、生物等功能，以及耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用。 1.电子陶瓷 电子陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及导电、超导陶瓷。根据电容器陶瓷的介电特性将其分为６类：高频温度补偿型介电陶瓷、高频温度稳定型介电陶瓷、低频高介电系数型介电陶瓷、半导体型介电陶瓷、叠层电容器陶瓷、微波介电陶瓷。其中微波介电陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、谐振频率系数小等特点，广泛应用于微波通信、移动通信、卫星通信、广播电视、雷达等领域。 2.热、光学功能陶瓷 耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷是陶瓷在热学方面的主要应用。其中，耐热陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等，由于它们具有高温稳定性好，可作为耐火材料应用到冶金行业及其他行业。隔热陶瓷具有很好的隔热效果，被广泛应用于各个领域。 陶瓷材料在光学方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维，利用陶瓷光系数特性在生活中随处可见，如涂料、陶瓷釉。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面广泛应用。陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，有红宝石激光器和钇榴石激光器。光导纤维是现代通信信号的主要传输媒介，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性优于金属信号运输线。 透明氧化铝陶瓷是光学陶瓷的典型代表，在透明氧化铝的制造过程中，关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程，在原料中加入适当的添加剂如氧化镁，可抑制晶粒的长大。其可用作熔制玻璃的坩埚，红外检测窗材料，照明灯具，还可用于制造电子工业中的集成电路基片等。 3.生物、抗菌陶瓷 生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物陶瓷除了用于测量、诊断、治疗外，主要是用作生物硬质组织的代用品，可应用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。抗菌材料主要应用于家庭用品、家用电器、玩具及其他领域，
浅谈多孔陶瓷
浅谈多孔陶瓷 08 化本黄振蕾080900029 摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现，多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大，目前其应用已遍及环保、节能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域，引起了全球材料学 关键词：多孔陶瓷制备应用发展 0. 引言 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通, 并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的 比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料 和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。 1 多孔陶瓷材料的制备方法 1. 1 挤压成型法 挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm 的规格。 美国与日本已研制出了600孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm、900孔/ 2.54 cm X 2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm X2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型 的多孔陶瓷。其工艺流程为：原料合成+水+有机添加剂T混合练混T挤出成型T干燥T 烧成T制品。这种工艺的优点在于，可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计；缺点 是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4]。 1. 2 颗粒堆积成孔工艺法颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温下液化，从而使骨料连接起来。骨料粒径越大，形成的多孔陶瓷平均孔径就越大，并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀，产生的气孔分布也越均匀，孔径分布也越小。另外，添加剂的含量和种类，以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。如 Yang 等[ 5] 用Yb2O3作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷，通过加入Yb2O3后，使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀，经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外，孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制，制品的孔隙率一般为20%~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂，高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。主要优点在于工艺简单，制备强度高；不足之处在于气孔率低。
纳米陶瓷材料的应用与发展
纳米陶瓷材料的应用与发展 新材料技术是介于基础科技与应用科技之间的应用性基础技术。而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术，这部分技术是发展高技术武器的物质基础。目前，世界范围内的军用新材料技术已有上万种，并以每年5％的速 度递增，正向高功能化、超高能化、复合轻量和智能化的方向发展。常见的军用新材料技术：高级复合材料，先进陶瓷材料，高分子材料，非晶态材料，功能材料。 先进陶瓷材料是当前世界上发展最快的高技术材料，它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷，由微米级陶瓷复合材料发展到纳米级陶瓷复合材料。先进陶瓷材料主要有功能陶瓷材料和结构陶瓷材料两大类。其中，在结构材料中，人们已经研制出氮化硅高温结构陶瓷，这种材料不仅克服了陶瓷的致命的脆弱性，而且具有很强的韧性、可塑性、耐磨性和抗冲击能力，与普通热燃气轮机相比，陶瓷热机的重量可减轻 30％，而功率则提高 30％，节约燃料 50％。 陶瓷是人类最早使用的材料之一, 在人类发展史上起着重要的作用。但是, 由于传统的陶瓷材料脆性大, 韧性和强度较差、可靠性低, 使陶瓷材料的应用领域受到较大限制。随着纳米技术的广泛应用, 纳米陶瓷随之产生。所谓纳米陶瓷, 是指陶瓷材料的显微结构中, 晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是在纳米级的水平上。纳米陶瓷复合材料通过有效的分散、复合而使异质纳米颗粒均匀弥散地保留于陶瓷基质结构中, 这大大改善了陶瓷材料的韧性、耐磨性和高温力学性能。纳米陶瓷材料不仅能在低温条件象金属材料那样可任意弯曲而不产生裂纹, 而且能够象金属材料那样进行机械切削加工甚至可以做成陶瓷弹簧。纳米陶瓷材料的这些优良力学性能, 使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等多方面得到广泛应用并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用。纳米陶瓷在人工关节、人工骨、人工齿以及牙种植体、耳听骨修饰体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。此外, 纳米陶瓷的高磁化率、高矫顽率、低饱和磁矩、低磁耗, 特别是光吸收效应都成为材料开拓应用的新领域, 是当今材料科学研究的热点。 表1 纳米陶瓷材料力学性能的改善
浅谈陶瓷工业的现状与发展趋势
2013届毕业论文 浅谈陶瓷工业的现状与发展趋势 系部：材料与化学工程系 学生姓名：唐前锋 指导教师：谢和平 职称：副教授 专业：材料工程技术 班级：材料1001班 学号： 10700930115 2013年5月
摘要 本文介绍了陶瓷材料的发展历史，并根据陶瓷材料的不同特性及用途对其进行了较为准确的分类，并对各类陶瓷的应用进行了概述。并从陶瓷的晶体结构、陶瓷的成型与烧结、陶瓷的韧化等几个方面详细的介绍了陶瓷材料。通过对陶瓷特性及应用领域的总结，对陶瓷材料未来的发展作出了新的展望，揭示了陶瓷材料的应用方向及发展趋势。 This paper introduces the history and development of ceramic materials, and according to the different characteristics and application of ceramic materials were more accurate classifications of its, and application of various kinds of ceramics were summarized. And from several forming crystal structure, ceramic and ceramic sintering, toughening, detailed introduction of the ceramic materials. The ceramic characteristics and application of summary, made a new prospect for the development of ceramic materials in the future, reveals the application direction of ceramic materials and the development trend. 关键字：陶瓷材料结构成型烧结前景
常见的精密陶瓷材料有哪些
常见的精密陶瓷材料有哪些？（图） 科众精密陶瓷是一家专业生产精密陶瓷材料零件的陶瓷厂家，使用优异的精密陶瓷材料，因而制作出的精密陶瓷材料产品性能优异，在各行业中被广泛应用好评如潮。下面由科众陶瓷带大家了解下工业精密陶瓷材料有哪些。 随着许多新技术人们对材料结构和性能之间的关系有了深刻认识。通过控制材料的化学成分和微观组织结构，研制出了许多具有不同性能的陶瓷材料，如各种功能陶瓷(电子材料、光导纤维、敏感陶瓷材料)及高温结构陶瓷。与传统陶瓷材料相比其强度得到了成百上千倍的提高，再加上陶瓷材料本身具备的优异的耐高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特性，使其在许多重要领域得到了越来越广泛的应用。例如精密陶瓷棒、精密陶瓷管、精密陶瓷环、精密陶瓷阀、精密陶瓷刀、精密陶瓷喷嘴等使用精密陶瓷材料生产制造的精密陶瓷零件。 常用的精密陶瓷材料主要包括:金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和硅的碳化物和氮化物。 根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应用。 1、氧化物陶瓷： 氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用（如：氧化锆精密陶瓷、氧化铝精密陶瓷、氧化镁陶瓷等）。 2、氮化物陶瓷： 氮化物包括非金属和金属元素氮化物，他们是高熔点物质。氮化物陶瓷的种类很多，但都不是天然矿物，而是人工合成的。日前工业上应用较多的氮化物陶瓷有氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化钛陶瓷等。 3、碳化物陶瓷： 典型碳化物陶瓷材料有碳化硅精密陶瓷、碳化硼陶瓷、碳化钛陶瓷塞、碳化锆陶瓷等。碳化物的共同特点是高熔点，许多碳化物的熔点都在3000℃以上。碳化物在非常高的温度下均会发生氧化，但许多碳化物的抗氧化能力都比高熔点金属好。大多数碳化物都具有良好的电导率和热导率，许多碳化物都有非常高的硬度。 4、玻璃陶瓷材料： 将特定组成(含晶核剂)的玻璃进行晶化热处理，在玻璃内部均匀析出大量微小晶体并进一步长大，形成致密微晶相，玻璃相填充于晶界，得到像陶瓷一样的多晶固体材料统称为玻璃陶瓷，也称之为微晶玻璃。
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。
几种功能陶瓷材料的研究与发展现状
几种功能陶瓷材料的研究与发展现状 摘要 功能陶瓷作为一种新型的无机非金属材料，以其优越的性能正越来越多地应用到社会生活中来，同时对于它的研究也仍在不断的深入与发展。由于功能陶瓷材料的种类繁多，本文主要介绍了目前涉及比较广泛的铁电压电陶瓷材料，半导体陶瓷材料以及微波介质陶瓷材料的研究概况与进展。 关键词：铁电陶瓷压电陶瓷半导体陶瓷微波介质陶瓷 前言 功能陶瓷主要是指那些利用电磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的先进陶瓷（现代陶瓷）。功能陶瓷的发展经历了电介质陶瓷、压电铁电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷等等一系列的过程，目前已发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。功能陶瓷的不断开发，对科学技术的发展起了巨大的促进作用，其应用领域也随之更为广泛。[1]目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。当前功能陶瓷正朝着复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化的方向进一步的发展。 一、铁电压电陶瓷材料的研究进展 [2]近年来，随着电子器件微型化、智能化的发展，各种性能优良、能满足制备体积更小电子器件的新型材料成为材料科学界的研究热点之一。铁电压电材料因其具有独特的电学、光学和光电子学性能，在现代微电子、信息存储等方面有着广泛的应用前景，已经成为当前新型功能材料研究的热点之一，其主要可以分为以下几大类。 1、弛豫铁电体 弛豫铁电体是指顺电—铁电转变，属弥散相变的铁电材料，一般为复合型化和物或固溶体。由于弛豫型铁电体具有很高的介电常数，相对低的烧结温度和“弥散相变”得到的较低容温变化率、大的电致伸缩系数和几乎无滞后的特点，使其在多层陶瓷电容器及新型电致伸缩器件方面有着巨大的应用前景。 近年来，弛豫铁电陶瓷的研究一直是人们关注的热点。[3]铌镁酸铅—钛酸铅单晶可