精細(xì)陶瓷復(fù)習(xí)

特陶復(fù)習(xí)資料1、精細(xì)陶瓷的定義：采用高度精選或人工合成的原料，保持精確的化學(xué)組成，經(jīng)嚴(yán)格的、精確控制的工藝方法，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的顯微結(jié)構(gòu)和精確的尺寸精度，獲得高新技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)異性能的陶瓷材料。2、特種陶瓷和傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別 原料區(qū)別：傳統(tǒng)陶瓷： 以含有較多雜質(zhì)且純度不同的天然原料為原料，其組成、雜質(zhì)、粒度、結(jié)構(gòu)的變化不能使陶瓷具有優(yōu)異的性能。特種陶瓷： 用人造原料。首要任務(wù)是很好控制原料的組成、雜質(zhì)、形態(tài)、粒度分布、表面狀態(tài)等，使陶瓷制造的第一步就在嚴(yán)格控制之中。工藝區(qū)別：傳統(tǒng)陶瓷： 工藝條件多憑經(jīng)驗(yàn)確定，缺少嚴(yán)格的和科學(xué)的控制與研究。特種陶瓷： 嚴(yán)格而科學(xué)的控制工藝。用先進(jìn)的等靜壓、注射、氣相沉積法等成型。先進(jìn)的高溫?zé)釅?等靜壓、反應(yīng)燒結(jié)、自蔓延、微波、等離子火花燒結(jié)工藝等。性能區(qū)別：特種陶瓷： 嚴(yán)格而準(zhǔn)確地控制陶瓷的化學(xué)組成、原料的形態(tài)、工藝方法、從而控制陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，甚至設(shè)計(jì)和調(diào)整材料的顯微結(jié)構(gòu)，達(dá)到預(yù)想的性能。 這是與傳統(tǒng)陶瓷的根本區(qū)別所在。3、特種陶瓷的分類按化學(xué)成分：氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2 等）和非氧化物陶瓷（SiC、Si3N4 等）按功能分：功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷按性能分：工程陶瓷、熱功能、電功能、聲、光、磁學(xué)、化學(xué)、生物、放射性功能陶瓷。傳統(tǒng)陶瓷的制造（成型）方法：可塑成型法 注漿成型法 干壓成型法 半干法傳統(tǒng)陶瓷的制造過(guò)程：原料 研磨 混合 成型 干燥 燒成第二章1、特種陶瓷的原料主要用粉料2、粉料的制備方法：粉碎法和生長(zhǎng)法（包括固相法、液相法和氣相法）3、特種陶瓷對(duì)粉狀原料的要求粒徑小、粒徑分布范圍窄，或按一定粒徑級(jí)配粒子呈球形，團(tuán)聚粒子少，團(tuán)聚強(qiáng)度低化學(xué)純度和化學(xué)組成均勻性可以控制2.1.1 液相制備微粉液相制備微粉的基本過(guò)程 添加沉淀劑 熱分解金屬鹽溶液 鹽或氫氧化物 氧化物微粉 溶液蒸發(fā)液相制備微粉的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：易控制組成，能合成復(fù)合氧化物，便于添加微量成分。缺點(diǎn)：必須花費(fèi)很大精力，才能使制成的微粉保持化學(xué)均勻性。近年開(kāi)發(fā)的液相制備微粉的方法 沉淀法制備細(xì)粉 a、直接沉淀法定義：將沉淀劑加入溶液中直接沉淀出粉末，分離后再進(jìn)行熱分解，制成所需的氧化物。例：BaTiO3微粉采用直接沉淀法合成。 b、均勻沉淀法定義：使沉淀劑在溶液內(nèi)部緩慢地生成，消除了沉 淀劑濃度的局部不均勻性。例：?jiǎn)我怀叽纾ň鶆颍┑难趸锓勰╊w粒 c、共沉淀法 d、醇鹽水解法 水熱法制備細(xì)粉：a、水熱氧化法b、水熱還原法c、水熱沉淀法d、水熱合成法e、水熱分解法f、水熱結(jié)晶法 溶劑蒸發(fā)法制備細(xì)粉：a、冷凍干燥法b、噴霧干燥法c、噴霧熱分解法2.1.2 氣相制備微粉氣相制備微粉的方法有兩種：、系統(tǒng)中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的蒸發(fā)-凝聚法，、氣相化學(xué)反應(yīng)法氣相反應(yīng)法制備微粉的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1 高純度、分散性好、超微顆粒；2 可很好地分散到其他物質(zhì)中；3 超微細(xì)分表面積大、活性高燒結(jié)性好。缺點(diǎn)：1 制備過(guò)程會(huì)引起吸附水和氧氣或粉末本身被氧化帶來(lái)的污染；2流動(dòng)性差，素坯密度低，收縮率大；3反應(yīng)溫度高于1000以上，設(shè)備本身影響因素。2.2.1 干壓法 定義：將原料粉末加入膠粘劑、潤(rùn)滑劑后均勻混合后加到金屬模中加壓成型。壓制過(guò)程分為三個(gè)階段： 在壓力作用下，顆粒開(kāi)始移動(dòng)，形成較為緊密的堆積； 顆粒發(fā)生脆性及彈性變形，此時(shí)的壓縮曲線呈階梯狀； 在極限壓力作用下，坯體的致密度不再提高。干壓成型的方式： 單向加壓 雙向加壓干壓成型的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、操作方便、周期短、效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；坯體密度大、尺寸精確、收縮小。 缺點(diǎn)：大型坯件成型困難，模具磨損大、加工復(fù)雜、成本高，壓力分布不均，致密度不均，易產(chǎn)生開(kāi)裂、分層等。 2.2.2 冷等靜壓成型 用流體（水、油）作傳遞介質(zhì)來(lái)獲得均勻的各項(xiàng)同性靜壓力施加到彈性模具表面，對(duì)粉末邊壓縮、邊成型的方法。使粉末密封于成型橡膠模型內(nèi)，置于高壓容器中的液體內(nèi)施加各向同性的液壓而成型。（1）冷等靜壓成型的方式： 干式等靜壓 濕式等靜壓（2）冷等靜壓成型的特點(diǎn)： 可成型形狀復(fù)雜的大件及細(xì)長(zhǎng)的制品，成型質(zhì)量高； 可較方便地提高成型壓力，效果比干壓法好； 素坯體密度高而且均勻，燒成收縮小，不易變形； 模具制作方便，壽命長(zhǎng)，成本較低； 可以少用或不用粘結(jié)劑。2.2.3 澆注成型 使粉末分散于溶劑中，注入具有吸水率的石膏模型內(nèi)，使之在模型內(nèi)固化而形成一定厚度的坯體的成型方法。2.2.4 薄片成型薄片成型分為：流延法 tape casting、軋膜法和擠壓法 extrusion2.2.5 擠壓成型 用真空煉泥機(jī)將粉料、膠粘劑、潤(rùn)滑劑與水分混煉均勻，混合去除氣泡后經(jīng)由模具將料坯擠出，制成所需形狀的成型方法。2.2.6 注射成型 在壓力下把熔化的含蠟料漿（簡(jiǎn)稱蠟漿）注滿金屬模中，冷卻后脫模得到坯件，之后排蠟和燒結(jié)的成型方法。注射成型機(jī)的種類：柱塞式和螺桿式2.3 燒結(jié)技術(shù) 燒結(jié)原理：燒結(jié)的實(shí)質(zhì)是粉末坯體在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境或氣氛中受熱，通過(guò)一系列物理、化學(xué)變化，使粉末顆粒間的粘結(jié)發(fā)生質(zhì)的變化，坯體強(qiáng)度和密度迅速增加，其他物理、力學(xué)性能也得到明顯的改善。燒結(jié)機(jī)理歸納為：黏性流動(dòng)；蒸發(fā)與凝聚；體積擴(kuò)散；表面擴(kuò)散；晶界擴(kuò)散；塑性流動(dòng)等。燒結(jié)方法熱壓燒結(jié) ； 常壓燒結(jié) ； 液相燒結(jié) ； 反應(yīng)燒結(jié) ； 氣壓燒結(jié) ; 熱等靜壓燒結(jié)；電火花等離子燒結(jié)；自蔓延燒結(jié) 。2.3.1 熱壓燒結(jié)法粉料或生坯在模具內(nèi)升溫的同時(shí)加壓（一般10-40MPa）使材料加速流動(dòng)、重排和致密化的燒結(jié)工藝。熱壓燒結(jié)的特點(diǎn)：a、燒結(jié)時(shí)間短、燒結(jié)溫度相對(duì)較低b、燒結(jié)助劑量少，可制得高密度產(chǎn)品c、生產(chǎn)效率低，只能生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的制品2.3.2 反應(yīng)燒結(jié)法通過(guò)氣相或液相與基體材料相互反應(yīng)而使材料燒結(jié)的一種方法或粉末的合成和燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的方法。最典型的代表材料：反應(yīng)燒結(jié)碳化硅和反應(yīng)燒結(jié)氮化硅Si（液相或氣相）+C（固相）-SiC RBSNSi（固）+N2（氣）Si3N4（固）反應(yīng)燒結(jié)的特點(diǎn)：a、燒結(jié)的過(guò)程中幾乎沒(méi)有收縮b、能夠得到與坯體形狀、尺寸相同的燒結(jié)體c、不添加燒結(jié)助劑，制品純度高，高溫性能降低小第3章 結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷的分類按應(yīng)用領(lǐng)域分：機(jī)械陶瓷；熱陶瓷；生物陶瓷；核陶瓷及其他。按化學(xué)成分分：氧化物陶瓷；氮化物陶瓷；碳化物陶瓷；硼化物陶瓷；其他結(jié)構(gòu)陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷的致命缺點(diǎn)：脆性、可靠性低、重復(fù)性差。陶瓷的力學(xué)性能：硬、脆，變形僅為彈性，塑性變形很小，無(wú)屈服強(qiáng)度。彈性模量：1比金屬大得多（脆性）；2 壓縮時(shí)比拉伸時(shí)大（金屬相等影響因素：結(jié)合鍵強(qiáng)度，晶相種類，晶相分布，氣孔率，溫度。強(qiáng)度和斷裂：定義：脆性材料斷裂時(shí)，形成的新表面與最大張應(yīng)力的方向垂直。斷裂所需的應(yīng)力與原子間的引力有關(guān)。斷裂所需應(yīng)力強(qiáng)度？表征材料抵抗外力能力的指標(biāo)？。特點(diǎn)：l 抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度大得多（10倍以上，金屬34倍）， 陶瓷中的缺陷對(duì)拉應(yīng)力敏感而對(duì)壓應(yīng)力不敏感。l 斷裂前無(wú)宏觀塑性變形，是脆性斷裂， 微裂紋所致。彈性模量實(shí)測(cè)值低的原因：從材料的表面能、彈性模量和原子間距即可計(jì)算出理論斷裂強(qiáng)度值，但實(shí)際測(cè)定的陶瓷的強(qiáng)度要比理論強(qiáng)度低12個(gè)數(shù)量級(jí)以上。原因：脆性斷裂、結(jié)構(gòu)缺陷所致。各種材料的斷裂都是內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的結(jié)果裂紋源：1內(nèi)部缺陷，如夾雜物、空穴、微裂紋、劃痕等，2、由于外力作用或環(huán)境因素引發(fā)的新生裂痕。裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展都要產(chǎn)生新的表面，要吸收能量。由外加應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)儲(chǔ)彈性能就是驅(qū)動(dòng)裂紋擴(kuò)張的動(dòng)力。每種材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力的高低，表示了它們韌性的好壞。斷裂韌性KIC: 表征材料抵抗其內(nèi)部裂紋擴(kuò)展能力的性能指標(biāo) 影響因素 裂紋存在的概率與材料的幾何形狀和尺寸有關(guān)。截面越小，裂紋存在的概率就越小，故纖維和晶須的裂紋缺陷最少斷裂韌性KIC的測(cè)定方法：1、大裂紋法： 鋸口梁彎曲試驗(yàn)法、 雙懸臂法 雙扭法。2微裂紋法： 可控微裂紋法， 微小壓痕法硬度 概念：硬度是材料抵抗外來(lái)異物壓入時(shí)產(chǎn)生永久變形的能力。測(cè)定方法：1刻痕硬度：莫氏硬度；2壓痕硬度：洛氏硬度、顯微硬度影響因素：1、表面原子或離子填充密度；2、彈性模量、強(qiáng)度、裂紋的方向、塑性變形程度等。高溫蠕變概念：在高溫下長(zhǎng)時(shí)間保持一定應(yīng)力時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，材料發(fā)生變形的過(guò)程。由于蠕變與載荷作用時(shí)間有關(guān)，所以用應(yīng)變-時(shí)間曲線取代應(yīng)力-應(yīng)變曲線來(lái)表征高溫條件下材料受力的行為。 a : 一次蠕變b : 二次蠕變c : 三次蠕變低溫低負(fù)載時(shí)，只有 ab 段，不斷裂；中（高）溫中（高）負(fù)載時(shí)出現(xiàn) c段，最終導(dǎo)致斷裂.疲勞斷裂：在交變負(fù)荷產(chǎn)生的交變應(yīng)力作用下，材料內(nèi)部顯微組織發(fā)生變化，最后導(dǎo)致的斷裂。這樣的變化過(guò)程稱為材料的疲勞（或交變應(yīng)力損傷）。疲勞斷裂總源于粗糙或裂紋部位，可針對(duì)性的減輕之。3.3 陶瓷的熱學(xué)性能 耐熱沖擊性（抗熱震性）：概念：耐熱沖擊性指材料受溫度急變時(shí)抵抗破壞的能力，材料可承受的溫度變化條件Ft（溫差、溫度變化速率等） Fp材料物性；Fh熱傳導(dǎo)程度；Fs與材料形狀有關(guān)的項(xiàng)當(dāng)試樣形狀、熱沖擊條件不變時(shí)，F(xiàn)t僅與cFp有關(guān)。cFp 抗熱震性破壞指數(shù)，表示材料對(duì)熱沖擊破壞的抵抗。3.4 陶瓷的增強(qiáng)和增韌陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料的兩個(gè)致命弱點(diǎn)： 脆性 強(qiáng)度分散性提高KIC的途徑：提高強(qiáng)度c（或提高斷裂功i）和增加臨界裂紋長(zhǎng)度c氣孔率與陶瓷強(qiáng)度的關(guān)系c 氣孔率為P的強(qiáng)度，P 氣孔率，0 P為0時(shí)的強(qiáng)度，b 常數(shù)氣孔率P或密度，可使陶瓷強(qiáng)度c。密度下降使強(qiáng)度下降的原因（1）彈性模量的影響: 陶瓷彈性模量隨氣孔率P增大而減小，因斷裂強(qiáng)度與彈性模量E的平方根成正比，故P （2）晶界處的氣孔會(huì)引起應(yīng)力集中，在外力作用下形成微裂紋，降低強(qiáng)度。（3）氣孔率增加，晶粒間接觸面積減小，有利于微裂紋的形成與擴(kuò)展，增大陶瓷的脆性。（4）氣孔若呈不規(guī)則狀，則在多相交界處，氣孔本身就相當(dāng)于裂紋。使陶瓷材料的強(qiáng)度和斷裂韌性提高到可以與金屬相媲美方法：細(xì)晶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、復(fù)合強(qiáng)化、表面涂層或處理強(qiáng)化等。增韌效果最明顯的是：復(fù)合增韌，相變?cè)鲰g細(xì)晶強(qiáng)化增韌晶粒大小無(wú)壓燒結(jié) 致密高強(qiáng)陶瓷合適的添加劑 晶粒大小熱壓燒結(jié) 細(xì)晶高強(qiáng)燒結(jié)體 燒結(jié)推動(dòng)力晶界增強(qiáng)增韌原理陶瓷的強(qiáng)度和韌性與微裂紋的數(shù)量、分布、尺寸有關(guān)，微裂紋的最大尺寸與晶粒大小、空隙大小有關(guān)。晶粒大小直接影響材料的強(qiáng)度和韌性。（P43 圖3.24） 原料粉末細(xì)可使燒結(jié)致密化速度加快的原因 P43燒結(jié)體細(xì)晶導(dǎo)致強(qiáng)度增加的原因 P443.4.2 晶界增強(qiáng)增韌晶界增強(qiáng)增韌原理: 通過(guò)改變晶相組成和燒結(jié)后的熱處理，使晶界玻璃相結(jié)晶成高強(qiáng)度的晶界相來(lái)提高強(qiáng)度。液相燒結(jié)晶界液相冷卻為玻璃相。晶界分隔沉積層：沿晶界兩側(cè)形成的厚度約為2nm1m雜質(zhì)離子層。 通過(guò)改變晶相組成和燒結(jié)后的熱處理，使晶界玻璃相結(jié)晶成高強(qiáng)度的晶界相來(lái)提高強(qiáng)度之例:氮化硅氧化釔氧化鋁 熱壓；燒結(jié)后再在1300熱處理Sialon3.4.3 相變?cè)鰪?qiáng)增韌(目前陶瓷增韌方法中最有效)氧化鋁15體積分?jǐn)?shù)的氧化鋯，在裂紋擴(kuò)展經(jīng)過(guò)區(qū)域和裂紋尖端附近的四方相ZrO2變成了單斜相。 相變?cè)鰪?qiáng)增韌原理: 晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生體積變化使材料內(nèi)部形成應(yīng)力場(chǎng)。利用此內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)，當(dāng)材料在外力作用下斷裂時(shí)，使應(yīng)力釋放阻止裂紋的擴(kuò)張。 該應(yīng)力場(chǎng)會(huì)在材料未受力情況下產(chǎn)生均勻分布的微裂紋。當(dāng)材料受力時(shí)主裂紋擴(kuò)展過(guò)程中碰到原有的微裂紋會(huì)分叉和改變方向而吸收一部分能量，從而減緩和阻止裂紋擴(kuò)展。氧化鋯三種變體例單斜相ZrO21150950四方相ZrO22370立方相ZrO25.56 g/cm36.09g/cm36.27g/cm3收縮7膨脹加入添加劑燒結(jié)使ZrO2形成穩(wěn)定的四方相，并保持到室溫,一旦機(jī)體出現(xiàn)裂紋，四方相周?chē)膲簯?yīng)力消失，馬氏相變立即發(fā)生，晶體體積增大，壓迫著裂紋使之閉合而擴(kuò)展困難。相變?cè)鲰g晶形轉(zhuǎn)變要求: 高溫相低溫相的體積膨脹要大；改變粒度、加入穩(wěn)定劑及加壓等使相變不在室溫下發(fā)生；相變一旦發(fā)生，速度要很快；晶體本身要有高強(qiáng)度。氧化鋯相變?cè)鲰g要求盡量多的四方相被保持到室溫，它們?cè)趹?yīng)力誘發(fā)下，盡量多地迅速轉(zhuǎn)變成單斜相，達(dá)到最大的相變?cè)鲰g效果。3.4.4 復(fù)合增強(qiáng)增韌定義: 在陶瓷中彌散摻入第二相細(xì)顆?；驘o(wú)機(jī)纖維（晶須）制成陶瓷復(fù)合材料可使陶瓷的強(qiáng)度和韌性提高。分類: 彌散增強(qiáng)增韌 纖維(晶須)增強(qiáng)增韌彌散增強(qiáng)增韌(重要的工藝條件)A、彌散相的粒徑必須在亞微米尺寸，粒徑分布范圍窄， 形狀以長(zhǎng)形和帶棱角的最好；B、彌散相與基體間的膨脹系數(shù)有一定的要求，彌散相 的熱膨脹系數(shù)p必須大于基體的膨脹系數(shù)m；C、彌散相的體積含量及彌散相與基體的彈性模量之差 均對(duì)增強(qiáng)增韌有影響，彌散相必須均勻分布在基體中。纖維（晶須）增強(qiáng)增韌 (復(fù)合用纖維材料的要求) A、比基體的強(qiáng)度和韌性高；B、在復(fù)合過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生性能降解的變化，也不會(huì)有損傷基體的反應(yīng)發(fā)生；C、在復(fù)合和使用條件下，纖維與基體相互化學(xué)相容；D、兩者的物理性質(zhì)相匹配，如熱膨脹系數(shù)不能差別太大；E、纖維和基體的表面狀態(tài)要能在材料斷裂時(shí)誘使纖維狀的斷裂；F、價(jià)廉。 氧化鋁陶瓷（Al2O3）氧化鋁有近十種變體，純氧化鋁主要有-Al2O3和-Al2O3兩種晶型，其他如、等變體在常溫下不能穩(wěn)定存在。氧化鋁的制備方法 工業(yè)氧化鋁原料的制備(改進(jìn)的Bayer法煉鋁工藝)： 以鋁礬土為原料，在苛性鈉溶液中加熱處理后，分離Fe2O3、TiO2、SiO2等不溶雜質(zhì)，加入晶種，冷卻攪拌，水解后得氫氧化鋁，再在高溫窯內(nèi)煅燒后得到40-100m左右的-Al2O3。特點(diǎn)：-Al2O3純度不高，氧化鈉含量較高，在0.01以上，限制了它的應(yīng)用。高純氧化鋁原料的制備方法 銨明礬熱分解法： 將高溫、高濃度的銨明礬溶液急冷，使銨明礬重結(jié)晶時(shí)，雜質(zhì)進(jìn)入結(jié)晶的量極其微小，經(jīng)34次重結(jié)晶后所得的銨明礬再加熱分解支得的氧化鋁純度達(dá)99.9以上。 有機(jī)鋁鹽加水分解法： 將烷基鋁和鋁醇鹽水解而得氫氧化鋁，再經(jīng)煅燒脫水得高純氧化鋁。 鋁在水中放電氧化法： 將兩根高純鋁棒（99.99）在純水中通電接觸而火花放電，在電弧的高溫下，接觸點(diǎn)處的鋁與水反應(yīng)形成Al(OH)3而脫落，得三羥鋁石和少量-Al2O3，再經(jīng)煅燒得高純氧化鋁。 鋁的銨碳酸鹽熱解法： 銨碳酸鹽的化學(xué)組成為 NH4AlO(OH)HCO3，是將銨明礬與碳酸氫銨水溶液反應(yīng)而成，其煅燒后得到的高純氧化鋁，燒結(jié)性能良好。經(jīng)以上方法制得的高純氧化鋁的純度及Na2O雜質(zhì)含量如P54表3.9所示。氧化鋁陶瓷的制備(1) 預(yù)燒晶型轉(zhuǎn)變預(yù)燒有以下目的： 使- Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的-Al2O3 ，晶型轉(zhuǎn)變伴隨 14.3%的體收縮。使制品燒結(jié)線收縮可從22%14%， 或體積收縮從53% 37%。 煅燒后的Al2O3可能形成極細(xì)小的-Al2O3 單晶微粒。 球狀氧化鋁的脆性提高，易于細(xì)磨。 預(yù)燒還可以排除氧化鋁原料中的氧化鈉，提高原料的 純度，保證產(chǎn)品的性能。預(yù)燒質(zhì)量與下列因素有關(guān) 預(yù)燒溫度 氣氛。(2) 磨細(xì)與配料粉料粒度對(duì)燒結(jié)過(guò)程和材料性能有重要影響，細(xì)顆粒有利于降低燒結(jié)溫度，須對(duì)煅燒后的氧化鋁磨細(xì)之。5m的粉末含量大于10%15%時(shí)，燒結(jié)明顯受阻；小于1m的粉末應(yīng)達(dá)到15%30%，若大于40%，燒結(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)重結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒急劇長(zhǎng)大。 成型方法不同，對(duì)粉末粒度要求也不同。 配料可按照所需性能配以相應(yīng)的添加劑。（3）成形氧化鋁陶瓷可以采用各種方法成形。（4）燒結(jié)氧化鋁陶瓷坯體在燒結(jié)過(guò)程中宏觀上的變化包括體積收縮、致密度提高、強(qiáng)度增加等，因此燒結(jié)程度可以用坯體的收縮率、氣孔率或相對(duì)密度（實(shí)測(cè)密度與理論密度的比值）等指標(biāo)來(lái)衡量。影響氧化鋁陶瓷燒結(jié)的因素： 燒成制度; 燒成氣氛; 成形方法; 原料的顆粒度; 晶體缺陷; 添加劑。性能及應(yīng)用性能 良好的機(jī)械性能、導(dǎo)熱性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性。應(yīng)用 在電子技術(shù)領(lǐng)域中廣泛用作真空電容器的陶瓷管殼、 高功率電子管管殼、微波管用陶瓷管殼、各種陶瓷 基板及半導(dǎo)體集成電路陶瓷封裝管殼等。 機(jī)械加工方面，用作陶瓷刀具。2、氧化鋯陶瓷優(yōu)點(diǎn)：氧化鋯陶瓷具有熔點(diǎn)高、高溫蒸汽壓低、化學(xué) 穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率低的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：氧化鋯陶瓷價(jià)格昂貴特點(diǎn)：氧化鋯有三種變體：?jiǎn)涡薄⑺姆?、立方目前：力學(xué)性能結(jié)構(gòu)陶瓷之首！利用其增韌性開(kāi)發(fā)鋯強(qiáng)度、高韌性陶瓷。單斜ZrO2為低溫穩(wěn)定晶型，加熱到約1200時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆絑rO2 。并有7%的體積收縮。冷卻過(guò)程中，溫度低于1000 時(shí)。四方相又逆向轉(zhuǎn)變成單斜相，同時(shí)體積增大、密度下降。 ZrO2晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，晶格中的結(jié)合建斷開(kāi)，晶格重新排列，所以晶型轉(zhuǎn)變過(guò)程是緩慢進(jìn)行的，也沒(méi)有準(zhǔn)確和固定的轉(zhuǎn)變溫度。雜質(zhì)的存在給晶格重排以緩沖作用，使轉(zhuǎn)變溫度范圍向較低的溫度擴(kuò)大50100 。氮化硅陶瓷Si3N4強(qiáng)共價(jià)鍵化合物（六方晶系）-Si3N4等軸晶狀,低溫不穩(wěn)定型14001600-Si3N4長(zhǎng)柱狀高溫穩(wěn)定型Si3N4特點(diǎn) 高彈性模量（三個(gè)共有電子對(duì)的SiN鍵）； 無(wú)熔點(diǎn)，1900左右粉解升華； 高溫力學(xué)性能穩(wěn)定； 自擴(kuò)散系數(shù)??； 與碳化硅相比耐熱性稍低、熱膨脹系數(shù)小，但斷裂韌性顯著高于碳化硅。Si3N4陶瓷特點(diǎn) 高溫強(qiáng)度; 熱膨脹系數(shù)低 ;耐熱沖擊性良好; 抗氧化性好; 摩擦系數(shù)低;高電絕緣性碳化硅陶瓷（SiC） SiC共價(jià)鍵化合物- SiC立方相2100以上- SiC六方相100多種變體碳化硅SiC陶瓷特點(diǎn)： 無(wú)熔點(diǎn)，分解溫度：2400 硬度高 高溫強(qiáng)度高 抗氧化性好、耐腐蝕 熱導(dǎo)率高 純度高為絕緣體，參雜后為半導(dǎo)體 基本性能與Si3N4 相似，但導(dǎo)熱性能優(yōu)于之。 第4章 導(dǎo)電陶瓷1、陶瓷的電子電導(dǎo) 2、陶瓷的離子電導(dǎo) 固體發(fā)生離子遷移的條件是 ：（1）離子尺寸和電荷數(shù)應(yīng)比較小，并且晶體存在合適遷移的結(jié)構(gòu)。（2）固體中某些結(jié)構(gòu)提供離子小空間運(yùn)動(dòng)的通道。因此，陶瓷中的離子電導(dǎo)與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。 歐姆電阻的制造方法：薄膜法 ：一般1Onm厚的薄膜，比較容易用真空蒸發(fā)、濺射或用化學(xué)氣相沉積（CVD）等方法制造 濺射法制造氧化物薄膜的過(guò)程：需濺射的氧化物固態(tài)靶固定在一個(gè)金屬板上。需沉積薄膜的基體也固定在一個(gè)金屬板上， 反應(yīng)室中充1Pa的Ar氣，加人少量的氧， 兩板間加以高頻（約1MHz）、高壓（約5kv） 電場(chǎng)，產(chǎn)生等離子體， 氣態(tài)離子向靶轟擊，從其表面分離出離子束或分子束，穿過(guò)等離子體并沉積在基體上 CVD法制造薄膜電阻器 玻璃條或滑石基板加熱到700可控濕度的空氣中幾秒時(shí)間內(nèi)引入SnCl4和SbC15的混合物，在基板表面與水反應(yīng) 牢固粘在基板上的混合氧化物薄膜 熱敏電阻分類：按RT變化規(guī)律（圖4.13）將熱敏電阻分成4種：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）、正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）和V型PTC。NTC的電阻隨溫度升高而顯著減??；PTC的電阻隨溫度上升到一定區(qū)間顯著增大；CTR的電阻在某特定溫度區(qū)間急劇下降；V型PTC的電阻溫度關(guān)系呈現(xiàn)V形變化。熱敏電阻的基本特性主要考慮三方面：電阻率；溫度系數(shù)的正負(fù)和大??；穩(wěn)定性。熱敏電阻的阻值變化范圍1107cm。熱敏電阻的穩(wěn)定性是指熱敏電阻制成后電阻隨時(shí)間變化的大小，它與使用溫度有關(guān)，使用溫度越高，穩(wěn)定性越差。從圖4.14可見(jiàn)，使用溫度每變化50，穩(wěn)定性變化12個(gè)數(shù)量級(jí)。熱敏電阻的穩(wěn)定性不但取決于使用溫度，還受氣氛、有機(jī)物、濕度的影響。陶瓷電阻率的溫度系數(shù)變化有3個(gè)原因： 半導(dǎo)體的本征特性，在較寬的溫度范圍內(nèi)升溫導(dǎo)致電阻率呈指數(shù)下降；結(jié)構(gòu)變化，伴隨著導(dǎo)電機(jī)制由半導(dǎo)體向金屬型轉(zhuǎn)變，使小范圍升溫導(dǎo)致電阻率大幅度下降；介電性能的迅速變化，使晶界區(qū)域的電性能受到影響，很小范圍的升溫引起電阻的快速增長(zhǎng)。 NTC熱敏陶瓷：NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器有以下幾個(gè)特點(diǎn)：精度高。NTC熱敏電阻器的B常數(shù)和電阻值的偏差都很小。一般B常數(shù)的偏差在0.5%以下，這相當(dāng)于溫度范圍為100時(shí)，溫度偏差在0.5%以下。電阻值的偏差在1%以下，這相當(dāng)于對(duì)測(cè)溫的影響在0.25以下。可靠性高?，F(xiàn)代生產(chǎn)的NTC熱敏電阻器在高溫100和60-95%條件下試驗(yàn)2000小時(shí)，其電阻變化率幾乎為零，沒(méi)有老化現(xiàn)象。小型化，響應(yīng)快。陶瓷工藝技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已可以生產(chǎn)出直徑在0.5mm以下的珠狀及松葉狀熱敏電阻器，它們?cè)谒械臒釙r(shí)間常數(shù)僅為0.1-0.2s。成本低，價(jià)格便宜。NTC熱敏電阻器的這些特點(diǎn)，使得它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、醫(yī)學(xué)、通信以及家電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。導(dǎo)電機(jī)理1、定義：固體電解質(zhì)或快離子導(dǎo)體就是固體中的離子電導(dǎo)率可以接近液體電解質(zhì)電導(dǎo)率的那一類材料。 2、來(lái)源：離子電導(dǎo)來(lái)源于原子缺陷的產(chǎn)生和遷移，即空位和填隙離子的形成和遷移。 3、分類：結(jié)構(gòu)上無(wú)序的固體和高濃度缺陷的固體4、特性：固體電解質(zhì)的導(dǎo)電特性是：在遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)的溫度下有很高的電導(dǎo)率（10-2Scm）；低的導(dǎo)電活化能（E0.05O.5eV）；低的指數(shù)前項(xiàng)（0102104SKcm）。要達(dá)到這些條件，要使晶體中有大量通道空位和大量的遷移離子，就要求用摻雜或提高溫度使缺陷增加，遷移活化能下降。氣敏的陶瓷主要特性1、選擇性 氣敏陶瓷的選擇性即對(duì)主要敏感氣體和其他氣體的敏感程度差別 選擇性的優(yōu)劣除與材料本身的組成有關(guān)外，還與增感劑的選擇和用量、敏感材料的工作溫度、被測(cè)氣體的過(guò)濾以及敏感陶瓷的燒結(jié)溫度等因素有關(guān)。2、氣體濃度特性 氣體濃度的對(duì)數(shù)值與靈敏度差不多呈線性關(guān)系，但在低濃度時(shí)會(huì)偏離線性。元件的氣體濃度特性與電導(dǎo)的測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配合有關(guān)。3 、初始穩(wěn)定、氣敏響應(yīng)和復(fù)原特牲4 、靈敏度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性5、濕度的影響氣敏元件裸露于大氣中，濕度對(duì)電阻有影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)元件時(shí)保證一定的濕度范圍。 第5章 超導(dǎo)體陶瓷零電阻現(xiàn)象 : 溫度降低到某值以下時(shí)，材料電阻突然消失（電阻近似為零）的現(xiàn)象。 幾個(gè)概念 臨界溫度Tc超導(dǎo)材料從正常態(tài)向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，因此時(shí)電阻為零，亦稱零電阻溫度Tco 。 起始轉(zhuǎn)變溫度Tconset溫度上升過(guò)程中使電阻開(kāi)始偏離線性時(shí)的溫度。 Rn電阻隨溫度上升過(guò)程中開(kāi)始偏離線性時(shí)的值；中點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度Tcm電阻下降至起始轉(zhuǎn)變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)電阻一半處的溫度 零電阻溫度Tc0 電阻變?yōu)榱銜r(shí)的溫度 轉(zhuǎn)變寬度T電阻在0.10.9Rn范圍所對(duì)應(yīng)的溫度范圍。u 超導(dǎo)相變超導(dǎo)體從非超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。 1. 臨界電流 Ic超導(dǎo)體因電流增大出現(xiàn)電阻時(shí)的電流。即使超導(dǎo)電性破壞的最小電流。電阻的出現(xiàn)，使材料從超導(dǎo)態(tài)變到正常態(tài)。意義： 臨界電流密度Jc單位截面積流過(guò)的臨界電流。JcIcA 105A/cm2. 臨界磁場(chǎng) Hc外加磁場(chǎng)增至超導(dǎo)體出現(xiàn)電阻時(shí)的磁場(chǎng)。即破壞超導(dǎo)態(tài)的最小磁場(chǎng)。此時(shí)材料從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)。 Tc、Jc、Hc三個(gè)量限制了超導(dǎo) 范圍；由三個(gè)量圍成的曲面是正常態(tài) 向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界態(tài)。 三個(gè)量必須處于該曲面之下 時(shí)，材料才處于超導(dǎo)態(tài)。臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)是超導(dǎo)陶瓷應(yīng)用的重要指標(biāo) 邁斯納爾效應(yīng)溫度降至Tc以下，樣品內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B=0 的現(xiàn)象。此時(shí)超導(dǎo)體內(nèi)的磁力線被完全排除在外。邁斯納爾效應(yīng)體現(xiàn)了材料的抗磁性。宏觀現(xiàn)象：可使超導(dǎo)體在磁場(chǎng)中懸浮。由邁斯納爾效應(yīng)超導(dǎo)性可表述為： 在溫度降至Tc以下，材料的電阻和體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度都突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。 I類、II類超導(dǎo)體 根據(jù)非超導(dǎo)態(tài)超導(dǎo)態(tài)的相變狀況分I、II兩類： 類超導(dǎo)體相劇變 這類超導(dǎo)體的超導(dǎo)相變?cè)谂R界磁場(chǎng)或相變溫度點(diǎn)處發(fā)生劇變，當(dāng)外場(chǎng)或溫度稍小于臨界值，就發(fā)生完全的抗磁效應(yīng)。 主要包括一些金屬，如鋁、鋅、鎵、鎘、錫、銦等 ，該類超導(dǎo)體的溶點(diǎn)較低、質(zhì)地較軟，亦稱“軟超導(dǎo)體”。由于其臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)較低，因而沒(méi)有很好的實(shí)用價(jià)值。 類超導(dǎo)體相漸變 這類超導(dǎo)體超導(dǎo)相變?cè)谂R界磁場(chǎng)或相變溫度附近隨外磁場(chǎng)或溫度的變化是一個(gè)漸變過(guò)程，在漸變過(guò)程中存在兩個(gè)臨界場(chǎng)，上臨界場(chǎng)Hc2和下臨界場(chǎng)Hc1。 除釩、锝和鈮外，第II類超導(dǎo)體主要包括氧化物及合金。氧化物高溫超導(dǎo)陶瓷研究應(yīng)用很多。I、II類超導(dǎo)體區(qū)別： II類超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變有一個(gè)中間態(tài)（混合態(tài)），且混合態(tài)中有磁通線存在； II類比I類超導(dǎo)體的臨界磁場(chǎng)、臨界電流密度和臨界溫度高。釘扎磁力線釘扎使超導(dǎo)材料中的磁力線固定不動(dòng)的作用。形成釘扎之處稱釘扎中心，釘扎中心通常是結(jié)構(gòu)中的缺陷。增強(qiáng)超導(dǎo)體的磁通釘扎也就提高了材料的下臨界場(chǎng)Hc1和臨界電流密度Jc。磁通流動(dòng)產(chǎn)生電阻（流阻），釘扎可消除之。超導(dǎo)陶瓷的制備投術(shù):高溫超導(dǎo)陶瓷的制備技術(shù)分三類： 超導(dǎo)塊材制備工藝； 超導(dǎo)線、帶材制備工藝； 超導(dǎo)膜（包括薄膜、厚膜）制備工藝。 1 超導(dǎo)塊材制備工藝超導(dǎo)塊材主要用于超導(dǎo)磁屏蔽筒、超導(dǎo)永久磁體等。主要有兩種制備方法：固相燒結(jié)法 ; 液相燒結(jié)法 還有合金高溫氧化法、自蔓延合成法、熔融織構(gòu)法、溶膠凝膠法等。固相燒結(jié)法 Y-Ba-Cu-O系： 將Y2O3、BaCO3和CuO烘干，按摩爾比混合研磨，壓塊成型，在純氧或有氧的氣氛中高溫合成，產(chǎn)生YBa2Cu3O7超導(dǎo)相，燒成后粉碎、重新壓塊后再燒結(jié)，如此循環(huán)幾遍以提高反應(yīng)速度和均勻性，然后將燒成的粉填充在模具中，采用干壓、等靜壓等方法使之成型為所需形狀，最后再在900950高溫下燒結(jié)成制品。制備細(xì)節(jié): 原料選擇：Y2O3、BaCO3、CuO 高純、超細(xì)、干燥研磨混合：球磨機(jī)中混料（介質(zhì)為蒸餾水）、磨24h。高溫合成：溫度控制在850900，保溫48h。合成反應(yīng)： 1/2 Y2O3 + 2 BaCO3 + 3 CuO YBa2Cu3O7- + 2CO2工藝關(guān)鍵：l 燒結(jié)制度：燒結(jié)溫度波動(dòng)不可超過(guò)1000，降溫緩慢，在500600需維持較長(zhǎng)時(shí)間氧氣氛(可保溫)。燒結(jié)氣氛一般為氧氣，流速0.3L/min，l 工藝條件控制嚴(yán)格，合成料為黑色超導(dǎo)相，若控制不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)綠色的Y2BaCuO5(211)相。綠色或暗綠色是純（211）或含有（211）相的非超導(dǎo)成分的體現(xiàn)，表明材料是非超導(dǎo)體或性能不好的超導(dǎo)體。l 嚴(yán)格控制組分YBa2Cu3O7、粉體均勻,避免雜質(zhì)進(jìn)入。液相燒結(jié)法 常采用的方法：草酸鹽法、檸檬酸鹽法特點(diǎn)：組成可達(dá)分子級(jí)均勻，含雜質(zhì)少。但若投入料的量偏離共沉淀物組成，燒結(jié)體中會(huì)析出直接影響超導(dǎo)體特性的Y2BaCuO5(211)、CuO、BaCuO2等雜相。超導(dǎo)線、帶材制備工藝:（1）金屬套管拉拔法 將充分熱處理的超導(dǎo)粉末填充到金屬管（多為銀管）內(nèi)，然后冷拔成細(xì)線或薄帶，最后在氧氣氛和高溫中熱處理。（2）溶膠凝膠法 用金屬醇鹽或金屬有機(jī)化合物為原料，使其產(chǎn)生聚合反應(yīng)，黏度變大，在一定條件下拉成絲，然后在氧氣氛中高溫?zé)崽幚?，使有機(jī)物揮發(fā)分解成氧化物，然后燒結(jié)成所需的超導(dǎo)相。（3）涂布法 用超導(dǎo)粉末加上有機(jī)試劑配成一定黏度的漿料涂布在金屬銀線或銀帶上，再進(jìn)行高溫?zé)崽幚?。?）微晶玻璃法 將氧化物原料熔為玻璃相，當(dāng)其黏度在一定范圍內(nèi)時(shí)，將其拉絲，并使其通過(guò)一個(gè)特定的溫度區(qū)域產(chǎn)生析晶，析出所需的超導(dǎo)晶相。 該法目前僅限于制備鉍系超導(dǎo)線材。（5）沉積法 包括濺射、化學(xué)氣相沉積等多種方法。通常是先在作為襯底的銀帶上沉積一層過(guò)渡層，如SrTiO3等，然后再將超導(dǎo)氧化物沉積上去，最后進(jìn)行熱處理。 該方法可以獲得較高臨界電流密度的帶材。3 超導(dǎo)膜制備工藝 超導(dǎo)膜（包括薄膜、厚膜）的形成由沉積和熱處理兩個(gè)階段組成。按熱處理方式分兩類：l 后處理法原料沉積到基片上以后再熱處理形成超導(dǎo)體；l 原位處理法原料沉積到基片上的同時(shí)進(jìn)行熱處理，最后形成超導(dǎo)體。 超導(dǎo)膜制備方法（1）真空蒸發(fā) 該方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，成分易控制，按其加熱蒸發(fā)的方式又可分為電子束蒸發(fā)和激光蒸發(fā)。（2）分子束外延法 在超高真空系統(tǒng)中，單獨(dú)分開(kāi)的原料源加熱蒸發(fā)后形成分子束射向旋轉(zhuǎn)的襯底，在這一過(guò)程中，各種原料分子束相互混合，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后在襯底上沉積成膜。 使用此方法可以制備高質(zhì)量超導(dǎo)膜，但非常昂貴。（3）濺射法 （4）化學(xué)氣相沉積法（CVD） （5）熱分解法 （6）溶膠凝膠法 影響超導(dǎo)陶瓷臨界電流密度的因素 : 導(dǎo)致臨界電流密度較低的原因有兩個(gè)： 晶界間的弱連接和晶粒中的磁力線運(yùn)動(dòng)。 影響超導(dǎo)陶瓷臨界電流密度的因素 :1. 晶界弱連接2. 磁通運(yùn)動(dòng)和釘扎 制備氣氛對(duì)超導(dǎo)陶瓷的影響: （1）氧氣氛（2）鉈氣氛 第6章 介電陶瓷介電性dielectric behaviour 材料分隔電流的絕緣特性 是材料的一種短程的電荷傳輸特性，它來(lái)源于載流子在外場(chǎng)下的短程移動(dòng)，這種移動(dòng)導(dǎo)致了電能的蓄積。 電介質(zhì)能介電的物質(zhì)，可存儲(chǔ)電能的物質(zhì)電子極化 是由于在電場(chǎng)作用下帶負(fù)電的電子云重心相對(duì)于帶正電的原子核發(fā)生偏移而產(chǎn)生，這種極化發(fā)生在很高的頻率下（1015 Hz），即紫外線范圍內(nèi)。原子和離子極化 發(fā)生在紅外線范圍內(nèi)（10121013Hz），它是由于正負(fù)離子彼此位移而產(chǎn)生。 偶極子極化 在外場(chǎng)下一些離子或分子偶極子定向排列而產(chǎn)生一個(gè)凈偶極矩，因此也稱之為取向極化。有兩種情況：a. 含永久偶極矩的分子可以在彈性回復(fù)力的作用下在平衡位置周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)。b. 偶極子在兩個(gè)相同平衡位置間的轉(zhuǎn)化，某些帶電粒子在外場(chǎng)作用下在晶格間隙位中移動(dòng)而產(chǎn)生的定向極化。界面或空間電荷極化: 當(dāng)帶電載流子因物理勢(shì)壘影響而阻礙了電荷遷移時(shí)發(fā)生的極化。 物理勢(shì)壘如內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷、晶界、電極界面。 由于電子極化、原子極化和離子極化發(fā)生在光波范圍內(nèi)（紫外、紅外），故在考慮電介質(zhì)的電路特性時(shí)僅考慮發(fā)生在10-310范圍內(nèi)的偶極子極化和界面極化。3 介電損耗當(dāng)一個(gè)正弦交變電場(chǎng) VV0expit施加于一介電體上時(shí)，電荷隨時(shí)間而變化而產(chǎn)生了電流Ic， Ic在無(wú)損耗時(shí)比 V 超前90。但實(shí)際是有損耗的。有損耗時(shí)，總電流超前電壓不再是90而是90-。由損耗引起故稱損耗角。損耗來(lái)自兩方面：有一些帶電質(zhì)點(diǎn)在外場(chǎng)作用移動(dòng)而引起漏導(dǎo)。與偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)相關(guān)的能量損耗。I1Ictan 損耗角的正切值正好是損耗電流與無(wú)損耗電流相比的結(jié)果，所以反映了材料的損耗與電荷儲(chǔ)存能力的關(guān)系，或者反映了為儲(chǔ)存一定量的電荷所需消耗的能量，稱為介電損耗系數(shù)（因子/因數(shù)）。 4 介電強(qiáng)度介電擊穿：在一定電壓降下電流穿過(guò)材料發(fā)生短路而使材料失效的過(guò)程。介電強(qiáng)度：引起擊穿的電壓降（單位為V/cm），即單位厚度的絕緣材料在擊穿之前能夠承受的最高電壓。 陶瓷用于工程中做絕緣、電容器、封裝等材料要耐受一定的電壓強(qiáng)度，若電壓高于某值（介電強(qiáng)度）時(shí)材料發(fā)生短路（介電擊穿，有本征擊穿、熱擊穿、雪崩擊穿各類），材料即失效（電解質(zhì)在電場(chǎng)中遭到破壞）影響介電強(qiáng)度的因素：介質(zhì)厚度、結(jié)構(gòu)的均勻性、孔隙率、晶體定向性、非晶體的組成以及溫度、電極形狀和組成、表面形態(tài)、電場(chǎng)頻率及波形等電滯回線Electric Hysteresis Loop 描述鐵電體極化強(qiáng)度與外加電場(chǎng)關(guān)系的曲線。是鐵電體的鐵電疇在外電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)的宏觀描述。 電疇鐵電體自發(fā)極化時(shí)，整體均勻極化的狀態(tài)不穩(wěn)定，晶體趨向于分成多個(gè)小區(qū)域。每個(gè)區(qū)域內(nèi)部電偶極子沿同一方向 ，但不同小區(qū)域的電偶極子方向不同，這每個(gè)小區(qū)域稱為電疇，簡(jiǎn)稱疇。疇之間邊界地區(qū)稱之為疇壁domain wall。 疇轉(zhuǎn)向鐵電疇在外電場(chǎng)作用下，總是趨向與外電場(chǎng)方向一致的行為電疇可利用以下方法觀測(cè): 電子顯微術(shù)（SEM、TEM） 偏光顯微鏡 液晶法 化學(xué)腐蝕法 粉末沉淀法低介電常數(shù)介電陶瓷:低介電常數(shù)的介電材料（low-K材料）通常用于制作絕緣器件、基片、高頻或大電流電容器。 這類陶瓷主要集中在MgOAl2O3SiO2三元系統(tǒng)內(nèi)?；?鎂橄欖石瓷 堇青石瓷 氧化鋁瓷 氧化鈹瓷 氮化硼瓷中等介電常數(shù)介電陶瓷:介電常數(shù)k在12以上的非鐵電體陶瓷，由于其主要用于電容器制造，故亦被稱為非鐵電電容器陶瓷。電容器制造各項(xiàng)電氣性要求（1）介電常數(shù)希望高一些，利于電容器的小型化；（2）介電損耗要求小一些，以減少電容器在高頻應(yīng)用中能量損耗和發(fā)熱；（3）介電常數(shù)的溫度系數(shù)，關(guān)系到電容器對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性和電路可靠性的重要指標(biāo)。中等介電常數(shù)介電陶瓷包括:1、金紅石瓷2、鈦酸鈣瓷3、鈦酸鎂瓷4、錫酸鈣瓷 高介電常數(shù)介電陶瓷鐵電陶瓷 K通常高于1000鈦酸鋇陶瓷 鈮酸鹽系陶瓷常用鐵電鈦酸鋇瓷的類型（1）BaTiO3一BaSnO3系陶瓷（2）BaTiO3-CaSnO3系陶瓷（3）BaTiO3-BaZrO3系陶瓷（4）BaTiO3SrZrO3CaTiO3系陶瓷 第7章 磁性陶瓷物質(zhì)的宏觀磁性: 任何材料在磁場(chǎng)中都會(huì)或大或小地顯示出磁性，即被磁化。此時(shí)材料的總磁通密度為 . 宏觀上，物體被磁場(chǎng)磁化的程度與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān) M / H 磁化率，表示物質(zhì)磁化性的重要參數(shù)。物質(zhì)可根據(jù)的不同分為順磁、抗磁及鐵磁三大類.磁化: 材料在外加磁場(chǎng)H的作用下，本身具有的磁矩會(huì)按磁場(chǎng)方向排列的現(xiàn)象。自發(fā)磁化: 無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，本身具有的磁矩會(huì)自發(fā)定向排列的現(xiàn)象?？勾判? 在外加磁場(chǎng)H的作用下，材料內(nèi)部感生一個(gè)與外磁場(chǎng)H方向相反的感生磁場(chǎng)（抵抗外磁場(chǎng)），這樣材料內(nèi)部總的磁通密度小于外磁場(chǎng)的磁通密度，這種性質(zhì)被稱為抗磁性，具有該性質(zhì)的材料稱為抗磁材料, 0 。順磁性: 未滿電子殼層結(jié)構(gòu)的材料在外磁場(chǎng)作用下，未成對(duì)電子產(chǎn)生的磁矩會(huì)順著磁場(chǎng)方向定向排列而產(chǎn)生宏觀的凈磁矩（在外磁場(chǎng)中顯磁性）。磁化率0，材料內(nèi)部總的感通密度大于外磁場(chǎng)的磁通密度，這種性質(zhì)被稱為順磁性，具有這種性質(zhì)的材料稱為順磁材料鐵磁性: 材料各磁疇具有自發(fā)磁化且排列一致的磁矩，在有外磁場(chǎng)H時(shí)，自發(fā)排列一致的磁矩趨向于與外磁場(chǎng)相同的方向排列。在外場(chǎng)撤去后仍有很強(qiáng)度磁性。這種現(xiàn)象稱為鐵磁性，具有這種性能的材料稱為鐵磁體。如磁鐵礦FeOFe2O3 在較弱的磁場(chǎng)下，能產(chǎn)生很大的磁化強(qiáng)度。 0 ;1; M 0.反鐵磁性: 材料具有自發(fā)磁化磁矩，但相鄰晶面的磁矩排列方向正反兩個(gè)方向，且大小相等，在有外磁場(chǎng)H時(shí)，無(wú)磁化現(xiàn)象發(fā)生。這種現(xiàn)象稱為反鐵磁性，具有這種性能的材料稱為反鐵磁體。如非金屬氧化物MnO，Cr2O3，-Fe2O3等過(guò)渡元素的化合物. 0;1 ;M 0.亞鐵磁性: 實(shí)質(zhì)上是兩種次晶格（相鄰晶面）的反向磁矩未完全抵消的反鐵磁性。因有這種性質(zhì)的材料有亞鐵鹽及金屬氧化物。故稱亞鐵磁性也稱鐵氧體磁性，具有這種特性的物質(zhì)稱為亞鐵磁性物質(zhì)或鐵氧體磁性材料。往往稱之鐵氧體。磁疇： 自發(fā)磁化的磁矩按相同方向排列的微小區(qū)域（magnetic domains），亦稱韋斯疇。疇壁： 磁疇之間的邊界區(qū)域方向不一致磁疇之間的漸變區(qū)（約厚100nm）。磁滯曲線: 鐵磁體或亞鐵磁體在外磁場(chǎng)H 作用下，各磁疇隨著磁場(chǎng)增加向著外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)變，磁感應(yīng)強(qiáng)度增加。當(dāng)磁疇全部轉(zhuǎn)向形成一個(gè)單磁疇體時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和Bs，磁場(chǎng)減少到零時(shí)。有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，只有加一矯頑力（磁場(chǎng)）才能消除之。 幾個(gè)磁效應(yīng): 磁效應(yīng)：物質(zhì)的磁性和磁場(chǎng)會(huì)影響到物質(zhì)其他物理性質(zhì)的變化，同時(shí)，物質(zhì)其他性質(zhì)的變化也會(huì)引起物質(zhì)磁性的變化，前者被稱為磁效應(yīng)，后者稱為逆效應(yīng)。 如 磁力效應(yīng); 磁電效應(yīng);磁熱效應(yīng); 磁光效應(yīng) 等 利用磁效應(yīng)制備的材料稱之為特磁材料。1. 磁滯伸縮鐵磁性和亞鐵磁性材料磁化時(shí)，在磁化方向所發(fā)生的伸長(zhǎng)或縮短現(xiàn)象稱為磁致伸縮。 2. 法拉第效應(yīng) 當(dāng)一束線偏振電磁波通過(guò)適當(dāng)?shù)目v向磁化介質(zhì)時(shí)，電磁波的偏振面將正向或反向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角正比于波束通過(guò)的介質(zhì)厚度d和介質(zhì)的磁化強(qiáng)度M，即KMd應(yīng)用于光通訊，如單向波導(dǎo)3. 克爾效應(yīng) 一束偏振光被拋光的磁極表面反射后，其偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角正比于材料的磁化強(qiáng)度M，KRM KR常數(shù)。 可用于磁疇觀察及光儲(chǔ)存技術(shù)4. 維拉爾效應(yīng) 強(qiáng)磁材料在力的作用下，其磁化率將發(fā)生變化。這種力對(duì)強(qiáng)磁材料磁化性能的影響叫做維拉爾效應(yīng)。 5. 磁熱效應(yīng) 在絕熱條件下，鐵磁材料受到突然增加的磁場(chǎng)作用時(shí)，材料的溫度升高，這種現(xiàn)象稱為磁熱效應(yīng)。 磁性陶瓷分類: 按結(jié)晶狀態(tài)分: 單晶;多晶 按磁性性質(zhì)分 : 軟磁 半硬磁 磁記憶 磁記錄 硬磁 按形態(tài)分 ： 液體、粉體、塊體、薄膜等按晶體結(jié)構(gòu)分 六方晶系MFe12O19，尖晶石型MFe2O4，石榴石型R3Fe5O12 (鐵氧體)鐵氧體材料 ：按HC大小分 軟磁 、半硬磁、磁記憶、磁記錄、 硬磁、 . 軟磁鐵氧體的制備過(guò)程：稱量混合煅燒噴霧造粒成型燒結(jié)機(jī)械加工包裝配料軟磁鐵氧體的應(yīng)用：主要用于電磁能的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用一：最簡(jiǎn)單的應(yīng)用 做成變壓器鐵芯，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，初級(jí)線圈中施以電訊號(hào)，則次級(jí)線圈中有感生電壓、感生電流產(chǎn)生，從而獲得電壓升高、降低和穩(wěn)壓的作用。據(jù)此可制成各種變壓器，如音頻變壓器、脈沖變壓器、選頻倒相變壓器等。 應(yīng)用二： 作為電感元件，電感對(duì)于電流的變化具有阻抗作用，當(dāng)交流電壓加到具有鐵芯的電感線圈上時(shí)，交流電壓不斷變化，而電抗元件對(duì)電流的變化具有滯后性。在每一瞬間內(nèi)把輸人的功率變成電磁能儲(chǔ)存起來(lái)，過(guò)一會(huì)兒又把它放出來(lái)，變成輸出功率。這類應(yīng)用如電源濾波扼流器、諧振回路中的電感、日光燈鎮(zhèn)流器等。 應(yīng)用三： 磁記錄元件的關(guān)鍵材料，如天線磁芯、偏轉(zhuǎn)磁芯以及磁帶錄音磁頭、多路通訊等的記錄頭的磁芯等。 硬磁鐵氧體的主要用途： 如鋇鐵氧體、鋼鐵氧體等。它主要用于電信器件中的錄音器，拾音器、揚(yáng)聲器，各種儀表的磁芯等。第8章 壓電陶瓷壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng)：機(jī)械力作用于晶體，使晶體兩表面電極出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷現(xiàn)象。電荷多少與力的大小成正比，當(dāng)機(jī)械力撤去后，電荷會(huì)消失。逆壓電效應(yīng)：一塊壓電晶體置于一個(gè)外電場(chǎng)中發(fā)生形變的現(xiàn)象。形變大小與電場(chǎng)成正比，撤除電場(chǎng)，則晶體又恢復(fù)原狀。 正壓電效應(yīng)T(S)機(jī)械能壓電介質(zhì)Q(E) 電能逆壓電效應(yīng)對(duì)于壓電陶瓷，通常取它的極化方向?yàn)閆 軸（教材中的3方向）。當(dāng)壓電陶瓷在沿極化方向受力時(shí)，則在垂直于Z 軸的表面上將會(huì)出現(xiàn)電荷，電荷量q與作用力F成正比.不受力時(shí)正負(fù)電荷中心重合，電偶極矩的矢量和等于零，晶體呈電中性。受力時(shí)正、負(fù)離子的相對(duì)位置發(fā)生變化,導(dǎo)致正、負(fù)電荷中心不重合，晶體呈現(xiàn)電性。機(jī)電耦合系數(shù)K：K是綜合反映壓電陶瓷材料性能的參數(shù)，表示材料的機(jī)械能與電能的耦合效應(yīng)。生產(chǎn)中用的最多。它是壓電常數(shù)、彈性常數(shù)和介電常數(shù)的函數(shù)， K因形狀和振動(dòng)模式不同而異。 如有徑向或軸向或長(zhǎng)度不同方向的振動(dòng)。K2=機(jī)械能轉(zhuǎn)換成的電能 輸入的機(jī)械能正壓電效應(yīng)K2=電能轉(zhuǎn)換成的機(jī)能輸入的電能逆壓電效應(yīng)K2p 徑向（平面）機(jī)電偶合系數(shù)； K233 縱向機(jī)電偶合系數(shù)機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm：Qm為重要參數(shù)之一，表示陶瓷材料在諧振時(shí)機(jī)械損耗的大小，它表