陶瓷工藝學(xué)名詞解釋

1、流延成型：將粉體加入粘合劑混合成漿料，再把漿料放入流延機(jī)的料斗中，流經(jīng)薄膜載體上，形成膜坯。梯度陶瓷材料：在同一材料內(nèi)不同方向上由一種功能逐漸連續(xù)分布為另一種功能的材料稱為梯度材料。生物活性陶瓷：能在材料界面上誘發(fā)特殊生物反應(yīng)，從而在材料和組織 間形成化學(xué)鍵性結(jié)合的生物陶瓷。功能陶瓷：指具有電、磁、光、超導(dǎo)、聲、生物、化學(xué)（答出 7個(gè)中的 5個(gè)）等及其功能轉(zhuǎn)換的陶瓷。壓電陶瓷：由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑螂娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的某些陶瓷微裂紋增韌：陶瓷材料中存在許多小于臨界尺寸的微紋，這些微裂紋在負(fù)載作用 下是非擴(kuò)展性的，但大的裂紋在擴(kuò)展中遇到這些裂紋時(shí)，使擴(kuò)展裂紋轉(zhuǎn)向，吸收 能量，起到提高韌性的作用，稱為

2、微裂紋增韌。反應(yīng)燒結(jié)：通過(guò)多孔坯體同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使坯體質(zhì)量增加，孔 隙減小，并燒結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。PTC陶瓷：具有正的溫度系數(shù)的陶瓷材料（或隨溫度升高，陶瓷材料的電阻率增 大的陶瓷材料）熱釋電陶瓷：因溫度而引起表面電荷變化的陶瓷（某些陶瓷）。表面強(qiáng)化韌化：由于氧化鋯四方晶向單斜晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積膨脹，從而使表面產(chǎn) 生壓應(yīng)力，起到強(qiáng)化和韌化的作用。低膨脹陶瓷材料： 指膨脹系數(shù)的絕對(duì)值小于 2 X 10-6/ C的陶瓷材料。敏感陶瓷材料：當(dāng)作用于由這些材料制造的元件上的某一個(gè)外界條件，如溫度、 壓力、濕度、氣氛、電場(chǎng)、光及射線等改變時(shí)，能引起該材料某種物理性能

3、的變 化，從而能從這種元件上準(zhǔn)確迅速地獲得有用的信號(hào)。反應(yīng)燒結(jié)：通過(guò)多孔坯體同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，坯體質(zhì)量增加，孔隙率減 小，并燒結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。壓電效應(yīng)：向壓電陶瓷施加機(jī)械應(yīng)力或電場(chǎng)后，在壓電陶瓷的表面出現(xiàn)電荷或陶 瓷沿極化方向發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。PTC效應(yīng)：正溫度系數(shù)效應(yīng)，即陶瓷材料的體積電阻率隨溫度升高而升高的特性。 具緩變型、突變型等等。人工極化：人工極化就是在電場(chǎng)作用下使材料內(nèi)的電疇沿電場(chǎng)方向取向的過(guò)程， 其結(jié)果是材料內(nèi)部的正負(fù)電荷中心產(chǎn)生偏離而出現(xiàn)極化。而沒(méi)有施加外電場(chǎng)的情況下，材料內(nèi)部自行產(chǎn)生極化的現(xiàn)象稱自發(fā)極化。特種陶瓷：不同于傳統(tǒng)日用

4、、建筑衛(wèi)生陶瓷的用于現(xiàn)代工業(yè)、高科技技術(shù)領(lǐng)域的 陶瓷材料，亦稱先進(jìn)陶瓷、高技術(shù)陶瓷或精細(xì)陶瓷等。包括利用其力學(xué)、高溫性 能等的結(jié)構(gòu)陶瓷與及利用其特殊功能的功能陶瓷等等。蜂窩陶瓷：有規(guī)范的孔結(jié)構(gòu)的陶瓷材料， 主要利用其特殊的孔型結(jié)構(gòu)，起到過(guò)濾、隔熱、隔音、抗熱震性等等性能的一類陶瓷材料。95氧化鋁陶瓷：以剛玉為主晶相，氧化鋁含量在95%左右的陶瓷材料，具備優(yōu)良的力學(xué)性能、熱學(xué)性能及其它功能性。PTCR正溫度系數(shù)熱敏電阻。是指具有電阻率隨溫度升高開(kāi)始逐漸下降，達(dá)某一 溫度后，電阻率突然大幅度上升的特性的材料功能陶瓷：利用材料的力學(xué)之外的性能的一類陶瓷材料，能表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)性 能、磁學(xué)性能、光學(xué)性

5、能等。如壓電、熱釋電、熱敏、氣敏、濕敏、光敏、磁敏 等以及其功能的耦合等等。復(fù)合材料：由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合 而成的新型材料。既保留原組成材料的重要特點(diǎn)，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所 不具備的性能。這種材料稱復(fù)合材料。部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷：是指在氧化鋯中添加適量的可形成固溶體的氧化釔等物 質(zhì)，穩(wěn)定四方氧化鋯晶體不相變。從而在室溫得到不相變的四方和立方氧化鋯的 混合物，稱為部分穩(wěn)定氧化鋯。這種材料稱部分穩(wěn)定氧化鋯。簡(jiǎn)稱PS乙壓電陶瓷：向壓電陶瓷施加機(jī)械應(yīng)力或電場(chǎng)后，在壓電陶瓷的表面出現(xiàn)電荷或陶 瓷沿極化方向發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的陶瓷稱壓電

6、陶 瓷。1特種陶瓷成型工藝主要有 模壓或干壓、等靜壓、熱壓注、注漿、擠壓、 軋 膜等中四個(gè)。2陶瓷脆性改善的方法有 納米復(fù)相、相變?cè)鲰g、纖維補(bǔ)強(qiáng)3氧化物和非氧化物陶瓷的硬度大，是因其晶體化學(xué)鍵多屬離子鍵和共價(jià)鍵4含鋯的礦石，在自然界主要有斜鋯石和鋯英石5熱敏陶瓷按R T特性可分為NTC PTC 臨界、線性6燒成制度包括 升溫速率、最高燒成溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度。7制作高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料應(yīng)滿足采用高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須；在制備條件下纖維或晶須的性能不退化；纖維或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；熱膨脹系數(shù)要匹配，纖維的膨脹系數(shù)應(yīng)略大于基體膨脹系數(shù)；纖維與基體間的結(jié)合力要適中，以達(dá)到拔出效應(yīng) 。

7、8壓電陶瓷人工極化過(guò)程中，初期是180疇轉(zhuǎn)向。9絕緣陶瓷材料主要強(qiáng)調(diào)該材料具有高的體積電阻率。10生物惰性陶瓷包括： 氧化鋁單晶或陶瓷、氧化鋯、微晶玻璃三大類。11燒結(jié)機(jī)制包括 蒸發(fā)和凝聚、擴(kuò)散、粘滯流動(dòng)與塑性流動(dòng)、溶解與沉淀。12釬維補(bǔ)強(qiáng)基復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)韌化機(jī)理是負(fù)載傳遞；預(yù)應(yīng)力效應(yīng)；拔出效應(yīng)；微裂紋化能量吸收；裂紋轉(zhuǎn)向。13鐵電陶瓷在 居里點(diǎn)以下具有自發(fā)極化。14大容量電容器陶瓷材料要求具有 高的介電常數(shù)。15生物活性陶瓷包括：羥基磷灰石、生物活性玻璃、生物降解陶瓷三大類。16按用途和性能分，陶瓷包括 傳統(tǒng)陶瓷 與特種陶瓷兩大類。17結(jié)構(gòu)陶瓷材料種類有很多，如 氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化

8、硅陶瓷、氮化硅陶瓷等等。18復(fù)合材料主要由 基體和增強(qiáng)體兩部分組成。19氧化鋁陶瓷主要有三種晶型，分別是a -Al 26 3 -Al 2O3和丫 -Al 2Q20流延成形 和軋膜成形 是薄片狀陶瓷坯體常見(jiàn)的成形方法。21絕緣陶瓷有多項(xiàng)性能要求，一般要有 高的體積電阻率、高的抗電強(qiáng)度、低的介電常數(shù)、低的介質(zhì)損耗、滿足要求的力學(xué)強(qiáng)度。22按不同的材料分，電容器的類型有很多種，非鐵電電容器、鐵電陶瓷電容器、半導(dǎo)體電容器等等是常見(jiàn)的三種類型。23所謂半導(dǎo)化，是指在禁帶中形成 附加能級(jí)，即施主能級(jí) 和受主能級(jí)24結(jié)構(gòu)陶瓷包括 氧化物陶瓷與 非氧化物陶瓷 兩大類。25敏感陶瓷種類繁多，如 壓敏、熱敏、濕敏

9、、氣敏、光敏、磁敏感等等就是典型 的敏感陶瓷。26陶瓷材料脆性斷裂往往表現(xiàn)為 瞬間、無(wú)先兆和暴發(fā)式斷裂。27陶瓷燒結(jié)的傳質(zhì)機(jī)理主要有 蒸發(fā)-凝聚、擴(kuò)散、粘滯流動(dòng)和塑性流動(dòng)、溶解- 沉淀28從材料的極化性能看，鐵電陶瓷材料 和非鐵電陶瓷材料 是常見(jiàn)的電容器陶瓷材 料。29氧化鋁和氧化鋯是兩類典型的氧化物陶瓷材料。30分散劑、粘結(jié)劑、懸浮劑、增塑劑、溶劑等流延成形漿料中常見(jiàn)的添加劑。31鐵氧體磁性陶瓷的主要晶型有 尖晶石型，磁鉛石型 和石榴石型 三種32特種陶瓷包括 結(jié)構(gòu)陶瓷 功能陶瓷兩大類。33功能陶瓷種類多，如 絕緣陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶 瓷、生物陶瓷等就是典型的功能陶瓷

10、。34氧化鋯陶瓷主要晶型有 單斜氧化鋯、四方氧化鋯和立方氧化鋯三種。35特種陶瓷常見(jiàn)的成形方法有 干壓成形、等靜壓成形、熱壓鑄成形、軋膜成形、 擠制成形等等。36摻雜和強(qiáng)制還原陶瓷半導(dǎo)化的兩個(gè)有效途徑。37非氧化物陶瓷有多種， 碳化物陶瓷 和氮化物陶瓷 是兩個(gè)典型。38瘠性料的塑化主要加入 粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑三種添加劑。39生物陶瓷的主要類型有生物惰性陶瓷，生物活性陶瓷和診斷陶瓷三種。四、問(wèn)答題（每小題6分，共18分）1、陶瓷材料制成 PTC陶瓷材料有哪幾個(gè)條件？答：晶粒半導(dǎo)化 晶界適當(dāng)絕緣化2、固相燒結(jié)的推動(dòng)力是什么？如何實(shí)現(xiàn)特種陶瓷的低溫?zé)Y(jié)？答：推動(dòng)力是毛細(xì)管壓力。實(shí)現(xiàn)方法：引入添加劑

11、、壓力燒結(jié)、使用易于燒結(jié)的粉料3、制作高強(qiáng)度、高韌性復(fù)合材料應(yīng)滿足哪些要求？答：采用高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須；在制備條件下纖維或晶 須的性能不退化；纖維或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；熱膨脹系 數(shù)要匹配，纖維的膨脹系數(shù)應(yīng)略大于基體膨脹系數(shù)；纖維與基體間 的結(jié)合力要適中，以達(dá)到拔出效應(yīng)。4、 鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的配方組成點(diǎn)為什么一般選取在Zr/Ti=55/45 處？ 答案要點(diǎn)：PZT系壓電陶瓷，壓電性好。相界附近為兩相共存區(qū)，鐵電離子極易 極化，Kp值高；且相界為一直線，性能不隨溫度而變化。5、 添加劑對(duì)燒結(jié)所起的作用。添加劑對(duì)燒結(jié)所起的作用，有以下幾個(gè)方面：（1）改變點(diǎn)缺陷濃度，從而改變某種離子的

12、擴(kuò)散系數(shù)；（2）在晶界附近富集，影響晶界的遷移速率，從而減少晶粒長(zhǎng) 大的干擾作用；（3）提高表面能/界面能比值，直接提高致密化的動(dòng)力；（4）在晶界形成連續(xù)第二相，為原子擴(kuò)散提供快速途徑；（5）第二相在晶界的釘扎作用，阻礙晶界遷移。6、 鐵氧體材料的主要晶體結(jié)構(gòu)類型有哪三種？按矯頑力可分為哪兩類？尖晶石磁鉛石和石榴石型。按矯頑力大小分為軟磁和硬磁兩類。7、PTC陶瓷材料配方中常引入的添加劑有哪幾類？答：1）施主摻雜半導(dǎo)化添加劑；2 ）移動(dòng)居里點(diǎn)的移峰劑；3 ）使晶界適度絕緣的添加劑；4）形成玻璃相吸收雜質(zhì)的添加劑； 注：多回答不扣分8、改善陶瓷脆性及強(qiáng)化陶瓷的主要途徑有哪些？答：主要途徑有：氧化

13、鋯相變?cè)鲰g；纖維（晶須）補(bǔ)強(qiáng)增韌；納米陶瓷增強(qiáng)增韌；微裂紋增韌；顆粒彌散補(bǔ)強(qiáng)增韌。（答前3種亦可）9、鐵氧體的成型方法有哪些？（至少列出 5種）答：1、干壓成型成型；2熱壓鑄成型；3沖壓成型；4注漿成型；5擠壓成型；6 磁場(chǎng)成型。1、敘述熱壓鑄成型 95氧化鋁陶瓷材料生產(chǎn)工藝，并說(shuō)明各工藝要點(diǎn)。（12分）答一、生產(chǎn)工藝：原料鍛燒-配方-球磨一真空和蠟制蠟餅一化蠟餅一熱壓鑄 成型一排蠟一燒成二、工藝要點(diǎn)：原料鍛燒一使丫 ADO氧化鋁轉(zhuǎn)化為 a Al 2Q。加入硼酸，1450C形成硼酸鈉揮發(fā)除鈉，純化氧化鋁；減少燒成收縮；減少石蠟用量。配方一達(dá)到氧化鋁含量為95wt%左右。鎂系、鈣系配方。球磨一干

14、磨，利于和蠟。加入油酸助磨。30-40小時(shí)。真空和蠟制蠟餅一熱料倒入蠟漿中，充分?jǐn)嚢?，排除空氣。化蠟餅?70-100 C將蠟餅加熱熔化成熔體。熱壓鑄成型一 蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)，空氣壓力下將熱漿壓入冷鋼模中，快速冷凝成型。排蠟一 蠟坯埋入吸附劑中，慢速升溫將石蠟排除。燒成1580- 1650 C下燒成。10、非鐵電電容器陶瓷中，含鈦陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？（ 12分）答：鈦是一種變價(jià)金屬元素，其外層電子為3d2，和4S2，由于4s層能級(jí)更低，更穩(wěn)定，從而3d層更易失去電子，這樣，Ti4+離子便容易獲得電子被還原為 Ti3+， Ti2+。在金紅石瓷燒結(jié)過(guò)程中，如果氧氣不足，則會(huì)出現(xiàn)Ti2Q

15、或TiO，結(jié)果造成 在O-的節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)空位，或出現(xiàn)Ti4+離子的填隙缺陷結(jié)構(gòu)，這些正電中心捕獲結(jié) 合松弛的多余電子而滿足了電中性的平衡狀況。當(dāng)受到較低能量激發(fā)后，松弛電 子則易于躍遷至導(dǎo)帶，形成電子導(dǎo)帶而使含鈦陶瓷介電性能惡化。因此，在含鈦陶瓷的燒結(jié)過(guò)程中應(yīng)保持氧化氣氛燒結(jié)。11. 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝過(guò)程包含哪些？各工藝過(guò)程應(yīng)注意哪些問(wèn)題？（ 13分）答：壓電陶瓷的主要工藝過(guò)程包括：配料，球磨，干燥，預(yù)燒，二次球磨，干燥，造粒，成型，排塑，燒結(jié)，精修，上電極，燒銀，極化，性能測(cè)試。a配料要準(zhǔn)確；b球磨要達(dá)到細(xì)度要求；c預(yù)燒要使原料充分反應(yīng)合成所需要的晶體結(jié)構(gòu)，但預(yù)燒溫度不能太高， 否則會(huì)增加第

16、二次球磨的難度。d成型之前要在粉體中加入粘結(jié)劑，便于成型。但在燒結(jié)之前要將這些粘結(jié)劑排除，否則會(huì)降低坯體的密度，因此在燒結(jié)之前要將坯體升溫到800C左右，這個(gè)過(guò)程稱為排塑。e燒結(jié)要在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，保持適當(dāng)?shù)臒Y(jié)氣氛。f上電極一般要將銀電極升溫?zé)Y(jié)覆蓋在陶瓷的表面上。g極化：可以在適當(dāng)?shù)臏囟认聵O化，極化電場(chǎng)不能太高，否則會(huì)使瓷片擊穿， 但也不宜過(guò)低，否則極化不能完全。12. 絕緣陶瓷的主要性能要求有哪些？（ 12分）答：1、應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋增韌機(jī)理： 。2、微裂紋增韌機(jī)理： 。13、 試寫(xiě)出壓電陶瓷生產(chǎn)工藝，并說(shuō)明各工藝要點(diǎn)。（12分）答：壓電陶瓷的主要工藝過(guò)程包括：配料，球磨，干燥，預(yù)燒，二

17、次球磨， 干燥，造粒，成型，排塑，燒結(jié)，精修，上電極，燒銀，極化，性能測(cè)試。a配料要準(zhǔn)確；b球磨要達(dá)到細(xì)度要求；c預(yù)燒要使原料充分反應(yīng)合成所需要的晶體結(jié)構(gòu)，但預(yù)燒溫度不能太高， 否則會(huì)增加第二次球磨的難度。d成型之前要在粉體中加入粘結(jié)劑，便于成型。但在燒結(jié)之前要將這些粘結(jié)劑排除，否則會(huì)降低坯體的密度，因此在燒結(jié)之前要將坯體升溫到800C左右，這個(gè)過(guò)程稱為排塑。e燒結(jié)要在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，保持適當(dāng)?shù)臒Y(jié)氣氛。f上電極一般要將銀電極升溫?zé)Y(jié)覆蓋在陶瓷的表面上。g極化：可以在適當(dāng)?shù)臏囟认聵O化，極化電場(chǎng)不能太高，否則會(huì)使瓷片擊穿， 但也不宜過(guò)低，否則極化不能完全。14、 試寫(xiě)出氧化鋁陶瓷熱壓鑄生產(chǎn)工藝

18、，并說(shuō)明各工藝要點(diǎn)。（12分）答案要點(diǎn)：一、生產(chǎn)工藝：原料鍛燒-配方-球磨一真空和蠟制蠟餅一化蠟餅一熱壓鑄成型一排蠟一燒成二、工藝要點(diǎn)： 原料鍛燒一使 丫一 AI2Q氧化鋁轉(zhuǎn)化為 a Al 2O3。加入硼酸，1450C形成硼 酸鈉揮發(fā)除鈉，純化氧化鋁；減少燒成收縮；減少石蠟用量。 配方一達(dá)到氧化鋁含量為95wt%左右。鎂系、鈣系配方。球磨一干磨，禾U于和蠟。加入油酸助磨。30-40小時(shí)。真空和蠟制蠟餅一熱料倒入蠟漿中，充分?jǐn)嚢?，排除空氣?；烇炓?0- 100C將蠟餅加熱熔化成熔體。熱壓鑄成型蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)，空氣壓力下將熱漿壓入冷鋼模中，快速冷凝成型。排蠟 蠟坯埋入吸附劑中，慢速升溫將石蠟排

19、除。燒成1580- 1650 C下燒成。15、 在PTC陶瓷生產(chǎn)中常引入的添加劑有哪些？各有何作用（12分）答：1）施主摻雜半導(dǎo)化添加劑；使晶體充分半導(dǎo)化2）移動(dòng)居里點(diǎn)的移峰劑；將鈦酸鋇的溫度突跳點(diǎn)移到達(dá)到滿足使用要求的溫度附近3）使晶界適度絕緣的添加劑；是PTC效應(yīng)產(chǎn)生的必要條件 4）形成玻璃相吸收雜質(zhì)的添加劑；凈化主 晶格，使晶體半導(dǎo)化得以實(shí)現(xiàn) 注：多回答不扣分16、 試敘述纖維增韌補(bǔ)強(qiáng)陶瓷的對(duì)纖維與基體的要求，說(shuō)明為什么。（13分）1） 高強(qiáng)度、高模量的纖維或晶須（均大于基體材料），才能增韌補(bǔ)強(qiáng)2）在復(fù)合材料制備條件（如溫度和氣氛）下，纖維或晶須性能不退化。材料性 能整體不退化。3）纖維

20、或晶須與基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。才能產(chǎn)生更好的性能4） 熱膨脹系數(shù)匹配，最好是af適當(dāng)大于a m受到壓應(yīng)力。5）在復(fù)合材料中，纖維與基體間的結(jié)合力以達(dá)到這樣的程度為宜，即保證基體應(yīng)力向纖維上的有效傳遞，又能使纖維從基體中有足夠長(zhǎng)度的撥出。效果最好。17、試寫(xiě)出單片陶瓷電容器生產(chǎn)工藝，并說(shuō)明各工藝要點(diǎn)。（12分）配料-球磨-預(yù)燒-成形- 燒成-被銀-燒銀-焊引線-包圭寸 -測(cè)試要點(diǎn)說(shuō)明18、 試寫(xiě)出氧化鋁陶瓷基片生產(chǎn)工藝，并說(shuō)明各工藝要點(diǎn)。（12分）配料-制漿-流延成形-沖片切割-排膠-燒成-整形要點(diǎn)說(shuō)明19、 準(zhǔn)同型相界？壓電陶瓷配方為何選擇在鋯/鈦比為55/45處的相界線上？ （ 12 分）答：

21、在PZT壓電陶瓷的相圖中，在低于居里溫度下存在一條不同晶體結(jié)構(gòu)的分界 線，這條分界線稱為晶相界，也稱為準(zhǔn)同型相界。對(duì)于PZT壓電陶瓷選擇在準(zhǔn)同型的原因是在準(zhǔn)同型相界附近的壓電陶瓷具有 優(yōu)異的壓電性能，如較大的壓電常數(shù)和極大的介電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)等。主要 原因是因?yàn)樵谙嘟缣幊煞值木w結(jié)構(gòu)屬于四方一菱方兩相過(guò)渡的特殊情況，此時(shí)兩相共存，在電場(chǎng)或外力作用下發(fā)生形變時(shí)，晶格結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生相變，有利于自 發(fā)極化的方向，或者說(shuō)有利于鈦離子和氧離子之間的位移，因此在準(zhǔn)同型相界附 近，壓電陶瓷的介電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)能夠達(dá)到極大值。20、試敘述氧化鋯增韌機(jī)理。（13分）答：1）應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋增韌 （1） Zr

22、O2顆粒彌散在其它陶瓷基體中，由于兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)，在冷卻過(guò)程中，ZrO2顆料周?chē)鷦t有不同的受力情況，當(dāng)它受基體的壓抑， ZrO2的相變受抑制。（2）ZrO2 其相變溫度隨著顆粒尺寸的降低而下降，一直可以降到室溫以下。當(dāng) 基體對(duì)ZrO2顆粒有足夠的壓應(yīng)力，而 ZrO2顆粒度又足夠小，則其相變溫度可降 至室溫以下，這樣在室溫是仍可以保持四方相。（3）當(dāng)材料受到外應(yīng)力時(shí)，基體對(duì)ZrO2的壓抑作用得到松馳，顆粒即發(fā)生四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變，并在基體中引起微裂紋，從而吸收了主裂紋擴(kuò)展的能量，達(dá)到增韌的效果。2） 微裂紋增韌 t-ZrO2向m-ZrO2轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，在轉(zhuǎn)變粒子的周?chē)?形成許多小

23、于臨界尺寸的微裂紋。這些微裂紋在負(fù)載作用下是非擴(kuò)展性的，因此 并不降低材料的強(qiáng)度。當(dāng)大的裂紋在負(fù)載作用下擴(kuò)展遇到這些微裂紋時(shí)，將誘發(fā)新的相變，并使擴(kuò)展裂紋轉(zhuǎn)向而吸收能量，起到提高K1C值的作用。這種韌化機(jī)制叫微裂紋增韌機(jī)制。3） 表面強(qiáng)韌化 由于燒結(jié)體表面不存在基體的約束，因此t-ZrO2容易轉(zhuǎn)變成m-ZrO2。而內(nèi)部的四方晶由于受到來(lái)自基體各方面的壓力而保持亞穩(wěn)態(tài)。因此表面的單斜晶比內(nèi)部多。由于四方晶向單斜晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積膨脹，從而使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力五、計(jì)算題 （102=20，）1、某一電容器陶瓷配方是：0.64BaTi 4Q+0.36Z nO+0.5wt% MnCQ 以 BaCO, TiO

24、 2, ZnQ MnCO為原料，試計(jì)算其各原料的重量百分比？（原 子量:Ti 為 47.88, O 為 16,Ba 為 137.33,Zn 為 65.39,C 為 12）1解：BaCO分子量：197.33 ; TiO 2分子量為79.88 ; ZnO分子量為81.39。BaCO + 4TiO 2 t BaTi 4C9 + CO 2摩爾數(shù) 0.644*0.64（ZnO 0.36質(zhì)量 126.29204.4729.6加和 360.06質(zhì)量百分比35.156.88.1夕卜加0.5wt%MnCO2、已知某坯料的化學(xué)組成如表所示：化學(xué)組成Al OMgOCaOSiO2(%93.51.51.04所用原料為工

25、業(yè)氧化鋁（未鍛燒）、滑石（未鍛燒）、碳酸鈣、蘇州高嶺土，求配 料百分組成。設(shè)各種原料為純?cè)希淅碚摻M成分別為碳酸鈣（CaO56.O3%CO43.97%）、滑石（MgO31.7% SQ263.5%、HO4.8%），蘇州高嶺土（ AI2O39.5%、SiO246.5%、H014%。答：采用消元法計(jì)算坯料組成（%AI2Q93.5MgO1.5CaO1.0SiO24.0第一步，引入碳酸鈣1 X 100/56.03=1.781.0余93.51.54.0第二步，引入滑石1.5 X 100/31.7= 4.731.54.73 X 63.5%=3.00余93.51.00第三步，引入高嶺土1.0 X 100/4

26、6.5=2.152.15 X 39.5%=0.851.00余92.65最后，引入工業(yè)氧化鋁92.6592.65余表中計(jì)算所用原料總量為1.78+4.73+2.15+92.65=101.31，化為所有原料的質(zhì)量百分比為：碳酸鈣 1.78/101.31 X 100%=1.76%滑石 4.73/ 101.31=4.67%高嶺土 2.15/ 101.3仁2.12%氧化鋁 92.65/ 101.3仁91.45%3、 已知材 料配方 組成為:Pb(Mg1/3Nb/3)0.345 Ti0.405Zr0.25Q,計(jì)算 卩504(685.6),TiO2(80.1) , ZrQ(123.0) , Nb2Q(266

27、.O),MgCO 3(84.3)的用量。(答案精確到小 數(shù)點(diǎn)后第二位)解： Pb3OMgCONbOTO ZrO2摩爾數(shù) 1/31/3*0.3451/3*2/3*0.3450.4050.25質(zhì)量 228.539.6930.5932.4430.75質(zhì)量和 332.0質(zhì)量百分比 68.832.929.219.779.234、已知某坯料的化學(xué)組成如表所示：化學(xué)組成燒滑石生滑石高嶺土BaCOZrO2(%58.226.23.97.83.9所用原料滑石（未鍛燒滑石3MgO4SiOHO）、高嶺土 Al 2 2SQ2H2O）,根據(jù)各原料的質(zhì)量百分比，求出其化學(xué)組成。（分子量:Al 2Q為101.9 , SiO2

28、為60.0 , MgO為40.3 , BaCO為197.4。答案精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位）解：MgO質(zhì)量數(shù)：AI2O 質(zhì)量數(shù)：SiO2 質(zhì)量數(shù)：BaO 質(zhì)量數(shù)：BaCO 高溫分解 ZrO2質(zhì)量數(shù)：3.9所用原料總量為 96.45化為所有原料的質(zhì)量百分比為：MgO28.85% Al 2Q1.60%; SiO 259.22%; BaO6.28% ; ZrO 404%5、已知材料配方組成為 ：(1-y )(Ba1- x Ca Ti 1.02Q)ySrS nO3.若 y 取 0.01, x取 0.04,試計(jì)算BaCO( 197.4 )、TiO2(80.1)、SrCQ(147.6)、CaCQ100.1)、S

29、nO(150.7)的用量。(分子量CO44.0 ,CaO56.1)解：化合物:BaCO CaCO TiO2 SrCO3 SnO 2摩爾數(shù):0.99 X 0.96 0.99X 0.04 0.99X 1.02 0.010.01質(zhì)量：187.6093.96480.11.4761.507總量：275.446百分含量：68.11%1.44% 29.37% 0.54% 0.55%6某坯料的化學(xué)組成如下： AI2Q為92.8wt%、MgO為1.7wt%、SrO為1.0wt%、SQ2 為4.5wt%，用原料氧化鋁、 純滑石3MgC?4SiO2?H2O碳酸鍶、蘇州高嶺配制； 根 據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。

30、Al 2(101.9)、SiO2 (60.0 )、MgO(40.3)、SrCQ(147.6)、蘇州高嶺(Al 2C3 2SQ2 )解：SrCQ 質(zhì)量：1/103.6/147.6= 1.43滑石量：1.7/0.317 = 5.363滑石引入 TiO2量：5.363 X 63.5/100 = 3.41其余SiO2由蘇州高嶺引入，需高嶺量100X (4.5 3.41)/46.5 = 2.344高嶺引入氧化鋁量：2.344 X 39.5 %= 0.926需工業(yè)氧化鋁量：92.8 0.926 = 91.874四種原料總和：91.874+5.363+1.43+2.344 = 101.011則配方中氧化鋁

31、90.95 %; SrCO1.42 %;高嶺0.92 %;滑石5.31 %7、已知坯料的化學(xué)組成如下： AI2Q為93.0wt %, MgO為1.5wt %, SrO為1.0wt %,SiO2為4.5wt %。用原料氧化鋁、純滑石2O,碳酸鍶、蘇州高嶺配制，根據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。(Al 2O3, SiO2, MgO H2O分子量分別為101.9 , 60.0 , 40.3 , 18,碳酸鍶中氧化鍶含量為103.6/147.6 )。1答案：配方質(zhì)量百分組成為：AI2O 90.71% SrCO 3 1.41% 高嶺 3.19% 滑石 4.68%8、 以 BaCO、SrCQ、PdQFez

32、Q 配料，試計(jì)算鋇鍶復(fù)合鐵氧體 Bao.45Sro.45Pbb.1O.6Fe2Q 配方的百分組成。已知BaCQ SrCQ、PbQ、FezQ的摩爾質(zhì)量分別是 197.3、147.6、 685.6、159.7。解BaC03 0.45 X 197.3 = 88.797.82%SrC03 0.45 X 147.6 = 66.245.83%Pb3O4 0.1 X 685.6 - 3= 22.852.01%Fe2O3 6 X 159.7 = 958.2084.34%E= 1136.089、已知坯料的化學(xué)組成如下： Al 203為92.0wt %, MgO為1.5wt %, SrO為1.0wt %, CaO

33、為1.0wt %, SiO2為4.5wt %。用原料氧化鋁、純滑石 3MgO.4SiO2.H2O,碳酸 鍶、煅燒高嶺 AI2Q2SQ2、氧化硅配制，根據(jù)化學(xué)組成，求出其質(zhì)量百分組成。（AI2Q, SiO2, MgO H2O分子量分別為101.9 , 60.0 , 40.3 , 18,碳酸鍶中氧化鍶含量為103.6/147.6 ，氧化鈣分子量 56, CO分子量為44）。答案：需SrCO 1.42克；需CaCO1.79克；需滑石4.7克；需補(bǔ)高嶺2.77克；需補(bǔ)氧化鋁90.73克；合計(jì)：1.42+1.79+4.7+2.77+90.73=101.41 克配方質(zhì)量百分組成為：AI2Q 89.47%

34、SrCO 3 1.40% CaCOs 1.77% 高嶺 2.73% 滑石 4.63%六、論述題（每題10分，共20分）1、鐵氧體材料的主要晶體結(jié)構(gòu)類型有哪三種？按矯頑力可分為哪兩 類？H厶 中 z|1 T H z|/十、O 力大小分為軟磁【和硬磁。n界童性材料 nI J材料答：尖晶石按矯頑矯頑力He大的物質(zhì)，由于消磁困難，稱為永久磁石或硬磁材料, Hc小的物質(zhì)，稱為軟磁性材料。2、試寫(xiě)出PTC陶瓷典型生產(chǎn)工藝流程，并綜合論述各工藝要點(diǎn) 。答：PTC陶瓷的生產(chǎn)工藝，由于產(chǎn)品性能要求不同，配方不同，形狀 大小不同，成型方法不同，其生產(chǎn)工藝也不盡相同，其基本工序是： 配料；合成燒塊；濕混及球磨；加入

35、其他物質(zhì)（濕混及球磨）；成型及燒成；電極制備；測(cè)量。配料；合成燒塊；濕混及球磨-目的是合成主晶相，原料中的 有害雜質(zhì)的控制。舉例說(shuō)明。球磨-為達(dá)到一定細(xì)度，利于燒結(jié)。加入其他物質(zhì)（濕混及球磨）-控制粉料的顆粒大小及各組成 的均勻程度。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)對(duì)電阻率的要求選取適當(dāng)?shù)牧６取３尚?可以用模壓法或等靜壓法等各種方法，并舉例說(shuō)明工藝 特點(diǎn)。燒結(jié)-燒結(jié)制度對(duì)產(chǎn)品的性能影響很大，根據(jù)需要的室溫電阻率來(lái)考慮。電極制備-根據(jù)使用電壓選擇，如強(qiáng)電場(chǎng)下用一般的電極材料， 弱電場(chǎng)下低電壓用歐姆電極。因電極和材料之間無(wú)接觸電阻或接觸電 阻低、無(wú)整流性正反電場(chǎng)方向的電組值一致。測(cè)量-華中科大或北京中科院R-

36、T曲線測(cè)量?jī)x。3、試分析ZrQ的增韌機(jī)理（要求用氧化鋯相變過(guò)程中的能量變化圖來(lái)分析）。當(dāng)基體對(duì)t-ZrO 2向m-ZrQ轉(zhuǎn)變有很大的約束力時(shí)（曲線1），單斜晶反而比四方 晶有更高的自由能，轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生，四方晶可以保存下來(lái)。當(dāng)有外力（ ua）作用時(shí)，由于外力的作用，部分解除了基體的約束力，轉(zhuǎn)變才可以進(jìn)行。這時(shí)的 轉(zhuǎn)變稱為應(yīng)力誘發(fā)相變。 ua與外應(yīng)力的關(guān)系可寫(xiě)為：d a=2 Ua將上式代入得（T a2（ U T G chem ）TT式中：T a和 T分別為誘發(fā)應(yīng)力和相變引起的應(yīng)變。厶GChem愈大，相變所作的功也愈大，吸收的斷裂能也愈大。穩(wěn)定劑的加入，形 成固溶體，從而使厶 Ghem增加。ZrO

37、2相變過(guò)程中的能量變化4、試寫(xiě)出壓電陶瓷典型生產(chǎn)工藝流程，并綜合論述各工藝要點(diǎn)。1） 工藝流程；配料-球磨-干燥-預(yù)燒-二次球磨-干燥-過(guò)篩- 成型-排塑-燒結(jié)-精修-上電極-燒銀-極化-測(cè)試2） 配料要準(zhǔn)確；3）球磨介質(zhì)、細(xì)度；4）預(yù)燒目的與防止鉛揮發(fā)； 5）扎膜、干 壓、流延等成型方法； 6）粘結(jié)劑的引入與排除； 7 ）燒結(jié)防鉛揮發(fā)；8）上銀電 極或三層鍍；9）燒銀800 C左右；10）極化概念與工藝；5、 欲生產(chǎn)PZT壓電變壓器芯片，其材料主要性能要求是高Kp值，你如何選擇該 陶瓷的組成點(diǎn)，并說(shuō)明理由？答案要點(diǎn)：1、PZT系壓電陶瓷，壓電性好；應(yīng)選擇 Zr/Ti比為55/45附近；2、 相界附近為兩相共存區(qū)，鐵電離子極易極化，Kp值高；3、且相界為一直線，性能不隨溫度而變化。6、試寫(xiě)出9