特种陶瓷ppt课件.ppt

特种陶瓷,学习评价,Click to add title in here,Click to add title in here,Click to add title in here,4,1,2,3,30%平时成绩+70%考试成绩,平时成绩=出勤+课堂成绩+作业,出勤=2分/次 ,共5次,作业=4分/次，共5次,4,1,2,3,教材和参考书 教材：陶瓷工艺学，张锐主编，化学工业出版社，2007年 参考书：1.先进陶瓷的现代制备技术，王树海等编著，化学工业出版社，2007年2.陶瓷工艺，理查德.J.布鲁克主编，科学出版社，1999年3.特种陶瓷工艺学，李世普主编，武汉理工大学出版社，1993年4. 特种陶瓷工艺与性能，毕见明等编著，哈尔滨工业 大学出版社，2008年；,5.无机材料工艺学，宋晓岚等编著，冶金工业出版社，2007年,第一章 绪 论,本课程教学目标,什么是陶瓷,陶瓷的分类,陶瓷发展演变史,陶瓷在我国国民生产中的作用,绪 论 主 要 内 容,1、了解中国陶瓷发展史；,2、掌握陶瓷生产的基本原理和工艺过程；,3、掌握陶瓷的坯体的制备技术；,4、掌握陶瓷坯体的质量控制； 5、利用所学的专业基础知识能阐明陶瓷生产过程中发生各种 变化的实质，明确重点工艺环节对显微结构、性能的影响； 知道从哪几方面去探明影响产品质量的因素及改进的途径；,6、了解国内外近年发展起来的陶瓷生产新工艺、新技术；,7、切身体会到要做强中国陶瓷所面临的问题； 8、掌握陶瓷生产未来发展方向，激发对无机非金属材料专 业的热爱。,本课程的教学目标,陶瓷的概念与分类,第一章 绪 论,陶瓷的概念与分类,1. 陶瓷的概念,传统陶瓷：是指由硅酸盐矿物原料经细碎、混合、成型、烧成、彩绘等工序而获得的具有坚硬结构的硅酸盐制品。 传统陶瓷包括常见的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、电瓷等。,日用陶瓷餐具,建筑陶瓷地砖,电瓷,第一章 绪论,是陶器、炻器、瓷器等粘土制品的统称,邓小平同志出访用瓷,毛泽东主席用瓷,盛世金碧,丽晶石,江山多娇,新生代,传统陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、长石、石英等)，所以传统陶瓷可归属于硅酸盐类材料和制品。 因此，陶瓷工业可与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业同属“硅酸盐工业”的范畴。,粘土矿物高岭石,钾长石,石英,地壳中各元素的含量分别为： 氧48.06、硅26.30、铝7.73、铁4.75、钙3.45、钠2.74、钾2.47、镁2.00、氢0.76、其他0.76,此类产品的生产过程虽然基本上还是原料处理-成形-煅烧这种传统的陶瓷生产方法，但采用的原料已不再使用或很少使用粘土等传统陶瓷原料，已扩大到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料（如SiC、Si3N4、AlN等）。,现代陶瓷：指用生产陶瓷的方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称。,随着科学技术的发展，近百年来出现了许多新的陶瓷品种，如氧化物陶瓷（Al2O3、MgO、ZrO2等陶瓷）、压电陶瓷、敏感陶瓷、金属陶瓷等等各种高温结构和功能陶瓷。,超声波雾化器用压电陶瓷晶片,氧化锆陶瓷,金属陶瓷阀门,离子烫陶瓷发热板,陶瓷金属化产品,温控器,一体成型耐磨弯头,急冷带抗弯陶瓷辊棒,广义的陶瓷概念：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。,德国陶瓷协会：“陶瓷是化学工业或化学生产工艺的一个分支，包括陶瓷材料和器物的制造或进一步加工成陶瓷制品(元件)。陶瓷材料属于无机非金属材料，最少含30结晶体。一般是在室温中将原料成型，通过800以上的高温处理，以获得这种材料的典型性质。有时也在高温下成型，甚至可经过熔化及析晶等过程。”,美国和日本等国：Ceramics是包括各种硅酸盐材料和制品在内的无机非金属材料的通称，不仅指陶瓷，还包括水泥、玻璃、搪瓷等材料。,陶瓷的定义几经变迁，不断延伸,陶器 瓷器,凡是经原料配制、坯料成型、窑炉烧成工艺制成的产品,所有无机非金属材料 包括多晶和单晶,传统陶瓷,发展延伸,现代陶瓷（特种陶瓷）,特种陶瓷与普通陶瓷的主要区别,2 陶瓷的分类,传统陶瓷,特种陶瓷,粗陶,精陶,细瓷,功能陶瓷,美术陶瓷,釉面砖,日用细瓷,高频高压装置瓷,第一章 绪论,陶瓷的概念与分类,结构陶瓷,按坯体的物理性能分类按陶瓷制品的坯体结构及其相应的基本物理性能的不同来分类，是较为科学的一种分类方法。按陶瓷坯体的结构不同和所标志的坯体致密度的不同，把所有陶瓷制品分为两大类：陶器和瓷器。陶器：坯体结构较疏松，致密度较差，有一定的吸水率（3%），断面粗糙无光，无半透明性（不透光），敲之声音粗哑（沉浊）。瓷器：坯体结构致密，基本上不吸水（3%），有一定的半透明性（透光），断面呈石状或贝壳状，敲之声音清脆。,(2)按坯体的物理性能分类,表01日用陶瓷分类,陶器是一种坯体结构较疏松、致密度较差的陶瓷制品，通常有一定吸水率，断面粗糙无光，没有半透明性，敲之声音粗哑。,表02日用陶器分类,瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，断面成石状或贝壳状。,表03日用瓷器分类,(shi),第一章 绪论,3 特种陶瓷的分类与应用,特种陶瓷,按用途分,按成份分,结构陶瓷,功能陶瓷,氧化物陶瓷,氮化物陶瓷,耐热、耐磨,耐冲击,高强度、高刚性,隔热,电磁功能,光电功能,ABO3,如BST、PZT等,KTN、KN、Al2O3,Si3N4,AlN,GaN,分类：,生物-化学功能,碳化物陶瓷,SiC,AlN,AlN,非氧化物陶瓷,陶瓷的概念与分类,结构陶瓷具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度、高硬度等特点，主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料。,不同形状的特种结构陶瓷件,结构陶瓷由于主要用于工业或工程上，因此近年来更多地被称作“工程陶瓷”（engineering ceramics）。如切削刀具、航天器的喷嘴、喷气发动机的叶片，发动机的其它零、部件等。 此外，氧化铝陶瓷的耐磨性、耐腐蚀性、高比重极适合用作油田深井泵中的阀球与阀座，可使寿命大大提高。在钢铁工业中的钢水连铸、高炉风口等高温、磨损、侵蚀的工作部位中采用高温结构陶瓷。在纺织工业的耐磨损、防静电等工作场合中亦有高温结构陶瓷的用武之地。,功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料，此外还有核能陶瓷和其它功能材料等。功能陶瓷具有特殊的性质和功能，如压电、铁电、半导体、绝缘、超导、磁性、生物相容性等。由于性能特殊，这类陶瓷在电子通讯、广播电视、医学工程等领域得到了广泛的应用。,电子绝缘件,氧化锆陶瓷光学导管,第一章 绪论,特种陶瓷的应用,特种瓷,利用电、磁、声、光、热等方面的优越性能,压电陶瓷的用途,压电陶瓷的用途,压电陶瓷的用途,压电陶瓷超声马达,压电陶瓷的用途,压电陶瓷超声马达,基于压电驱动器杆状微马达（摄像用）,压电陶瓷的用途,压电陶瓷超声马达,压电陶瓷的用途,压电陶瓷的用途,压电陶瓷的用途,压电陶瓷驱动器,压电陶瓷的用途,压电陶瓷驱动器,压电陶瓷的用途,压电陶瓷泵,压电陶瓷的用途,压电陶瓷喷墨打印,压电陶瓷的用途,1.焊接程序控制器；2.超声发生器；3.换能器声学系统；4.焊件；5.工作台,压电陶瓷超声波焊接,压电陶瓷的用途,压电陶瓷超声波焊接,压电陶瓷的用途,压电陶瓷加湿器,压电陶瓷的用途,压电陶瓷加湿器,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器（升压型）,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器（降压型）,压电陶瓷的用途,压电陶瓷复印机电源,压电陶瓷的用途,笔记本电脑背光电源,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器便携式激光电源,压电陶瓷的用途,激光血管内照射治疗仪,压电陶瓷的用途,压电陶瓷极化台,压电陶瓷的用途,压电变压器电警棍,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器雷达显示器高压电源,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器（升压型）,压电陶瓷的用途,压电陶瓷变压器（降压型）,二、我国陶瓷发展简史,第一章 绪 论,约8000年前：裴李岗文化时期的陶器。出土于河南省郑州市新郑市裴李岗村。出土的陶器主要以泥质红陶和夹砂红陶为主，红陶在中国出现最早，烧成温度900左右。,二、我国陶瓷发展简史及其伟大成就,（一）陶瓷的起源和演变,约7000年前：浙江河姆渡遗址（公元前5005130年）：出土陶器有釜、罐、盆、盘钵,1） 新石器时代的陶瓷,约6000年前：西安半坡遗址（仰韶文化时期）：彩陶,1） 新石器时代的陶瓷,仰韶文化时期陶器 1972年河南省郑州市大河村出土,彩陶双连壶,1） 新石器时代的陶瓷,山东历城县龙山镇出现了“黑陶”。所以这个时期称为“龙山文化”时期，又称“黑陶文化”。龙山黑陶在烧制技术上有了显著进步，它广泛采用了轮制技术，因此，器形浑圆端正，器壁薄而均匀，将黑陶制品表面打磨光滑，乌黑发亮，薄如蛋壳，厚度仅1mm，人称“蛋壳陶”。,龙山文化时期出土的黑陶（距今约46004000年）,1） 新石器时代的陶瓷,约4500年前：甘肃马家窑（马家窑，公元前2550100年）：彩陶、黑陶,1） 新石器时代的陶瓷,约4000年前：中原地区（龙山文化，公元前2000前后）：彩陶、黑陶,1） 新石器时代的陶瓷,2）夏商周时期的陶瓷,约40003000年前：夏商周时期的陶瓷：彩陶、白陶、釉陶,3）秦汉时期的陶瓷,秦汉时期：瓦当、汉砖、兵马俑、铅釉陶,秦汉时期：瓦当、汉砖、兵马俑、铅釉陶,3）秦汉时期的陶瓷,4） 唐宋时期的陶瓷,隋唐时期 ：彩陶、白陶原始瓷器发展，越窑瓷,4） 唐宋时期的陶瓷,隋唐时期 ：邢窑瓷,4） 唐宋时期的陶瓷,隋唐时期 ：唐三彩,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：中国瓷器的鼎盛时期：定窑,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：汝窑,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：钧窑,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：官窑、哥窑,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：景德镇瓷器,4） 唐宋时期的陶瓷,宋朝：唐宋长沙窑,5） 近代的瓷器,景德镇陶瓷：青花玲珑、青花釉里红、 斗彩、薄胎,醴陵：釉下五彩、红官窑、炻瓷,5） 近代的瓷器,5） 近代的瓷器,长沙：中国红瓷,5） 近代的瓷器,骨瓷：英国、韩国、唐山,我国学者刘秉诚从传统陶瓷的表观结构出发，认为我国陶瓷的发展历程，经历了三个重大飞跃：商、周时代的釉陶是陶器的第一个飞跃；从釉陶发展到具有半透明的釉，而胎还是欠致密的瓷器，是又一个飞跃；以后在此基础上发展成为更具有半透明的胎的瓷器，是第三个飞跃。,（二）由陶到瓷的发展过程和瓷器的发明从陶器到瓷器是我国陶瓷生产史上的一个重大飞跃，世界人民公认瓷器是我国古代的伟大发明之一，中国是瓷器（china）的祖国。,近年来，航天飞机外壳上所用的陶瓷耐热耐磨绝缘材料，以及近代材料科学领域内出现的各种技术陶瓷和特种功能陶瓷，则可看作是陶瓷发展的第四个“飞跃”。,（三）制瓷技术的外传及其对世界陶瓷的影响中国瓷器对世界各国的影响很大，在文化发展和瓷器制造技术方面都有过直接或间接的影响。在唐代，中国瓷器即以新兴的商品进入国际市场，销往日本、印度、波斯以及埃及等。明代郑和七次下西洋，把中国的瓷器带到了所经各国。其中所输出的瓷器，绝大部分是景德镇所产。,清代初期到中叶，中国瓷器除在欧洲也有广大市场外，也销往美洲、非洲、大洋洲等。中国瓷器自7世纪初传到世界各国后，各国竞相仿造。埃及、伊拉克、土耳其等国所制瓷器的风格，均能不同程度地看出一些中国的影响。中国瓷器，为人类文化的进步做出了重大贡献，世界各国的瓷器在早期其设计的风格、造型等方面以及工艺制作过程，都能找出其源自中国的痕迹。,第一章 引言,（四） 特种陶瓷的发展,纳米陶瓷制备、性能研究,结构陶瓷和功能陶瓷的制备与性能研究,电子陶瓷主要应用于传感器、发光材料、光导材料、激光材料、电子元器件、磁记录材料等,第一章 引言,1987年率先在国内开展纳米材料研究；创建了中科院固体所纳米材料与纳米结构研究室和纳米材料应用发展中心；,代表专著：纳米材料学纳米材料和纳米结构,张立德中国科学院固体物理所,张立德，1939年生，资深研究员，博士生导师。 1964年毕业于北京大学物理系， 1968年中科院金属所研究生毕业。 1980-1981年在德国马普学会金属研究所进修。 1981年回国后筹建中科院固体物理研究所。纳米材料和纳米结构首席科学家、国家纳米科技协调委员会成员、中国颗粒学会超微粒子专业委员会主任。,第一章 绪论,（四） 特种陶瓷的发展,查尔斯.李波(Charles M.Liber),Lieber教授现任哈佛大学化学系教授，美国艺术科学院、美国国家科学院院士，是国际学术界公认的纳米科技开创者之一。,1959年出生于美国宾夕法尼亚州的费城，1981年，学士，Franklin and Marshall学院 1985年，博士，斯坦福Stanford大学,特种陶瓷材料特性方面取得了某些重大进展表1 典型电子陶瓷材料重大发现历程表材料名称 发现者 年份 材料特性ZrO2(Y2O3) 能纳斯特 1900 氧化物导电体-Al2O3(MgO,CaO) 伦琴 1916 固体电解质Na2O 斯提威尔 1926 固体电解质BaTiO3 坦曼 1925 铁电体ZrO2(CaO) 鲁夫 1929 氧气传感器LiNbO3 修义 1937 压电、非线光学BaFe12O19 艾多斯科尔德 1938 铁氧体、记忆材料非晶硅 康尼格 1944 太阳能电池合成沸石 巴勒 1948 催化剂PTC 陶瓷 海曼 1950 热敏材料半透明Al2O3 陶瓷 科布尔 1957 透明BaxLa5-xCu5O5(3-y) 贝德洛茨等 1986 高温氧化物超导,新型电子陶瓷元器件及相关材料的发展趋势和方向主要体现在以下几个方面：,1.小型化与微型化,2.高频化与频率系列化,3.集成化与模块化,4.无铅化与环境协调性,微波介质陶瓷材料及新型微波器件是其中重要的研究课题。微波介质陶瓷指适合于微波应用的低损耗、温度稳定的电介质陶瓷材料，广泛应用于微波谐振器、滤波器、移相器、微波电容器以及微波基板等，是移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术以及无线局域网(WLAN)等现代微波通信技术的关键材料。,为减小整机的尺寸，采用多元复合、集成化无源元件，提高安装密度，将是一种最有效的途径。,随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发展。,三、陶瓷在现代化建设中的作用,第一章 绪 论,三、陶瓷在现代化建设中的作用1 ）陶瓷是人民日常生活中所不可缺少的日用品。如餐具（碗、碟子等）、茶具（杯子、茶壶等）和容器。2）瓷器是我国的伟大发明，在国际上享有很高声誉，在对外交往中，瓷器常作为我国的传统礼品与各国交流。,3）建筑工业中的砖、瓦、管道、以及卫生洁具等需要量很大，电力、电子工业中的陶瓷绝缘材料，化学工业中的耐腐蚀陶瓷设备，冶金工业中需用的大量耐火材料等，这些材料的需求量都非常大的。甚至农业和农产品加工中都大量应用。4）随着现代科学技术的飞速发展，对材料的要求也更高更严，许多现代国防工业和尖端科学技术，如航空、航天、半导体、高频技术、高温材料和各种特种用途的新材料、新元件无不需要陶瓷材料。,我国的陶瓷工业，解放后取得了飞速发展，但目前在很多方面与世界陶瓷强国还有不少差距，我国是陶瓷生产大国，但还不是陶瓷强国，我国陶瓷出口贸易额占世界陶瓷贸易额的比例还很低。今后我们的努力方向： 1）进一步开展陶瓷工艺技术的研究，利用现代的科学理论和分析化验设备研究总结我国陶瓷生产的经验；,2）加强陶瓷基础理论与应用研究，积极寻找新原料，研制新瓷种，改进造型与装饰设计，提高产品品质，减少能源消耗，提高劳动生产率，扩大陶瓷的出口； 3）加强陶瓷的科研与教学工作，深入总结和推广国际上以及本国的科研成果，大力培养新生的技术力量。,作业：1、陶瓷的概念？2、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？3、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？,4、陶的性能一定比瓷差吗？,