功能材料課件：復(fù)習(xí)課（一）（第一章）

1、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1）干法成型的坯體比較密實(shí)，尺寸比較精）干法成型的坯體比較密實(shí)，尺寸比較精確，燒成收縮較小，機(jī)械強(qiáng)度高。確，燒成收縮較小，機(jī)械強(qiáng)度高。 干壓成型的粉料含水量和有機(jī)物含量都比較低。干壓成型的粉料含水量和有機(jī)物含量都比較低。 （2）工藝簡(jiǎn)單，操作方便。工藝簡(jiǎn)單，操作方便。 對(duì)于干壓成型，只要有合適的壓床和模具，對(duì)于干壓成型，只要有合適的壓床和模具，既可進(jìn)行小批量試制，也可組織大規(guī)模生產(chǎn)。既可進(jìn)行小批量試制，也可組織大規(guī)模生產(chǎn)。 （3）周期短，工效高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)）周期短，工效高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化生產(chǎn)?；a(chǎn)。 添料和加壓都可以機(jī)械化操作。添料和加壓都可以機(jī)械化操作。 缺點(diǎn)

2、：缺點(diǎn)： （1）必須具備一定功率的加壓設(shè)備。）必須具備一定功率的加壓設(shè)備。 干壓成型需要一定的壓力，設(shè)備功率干壓成型需要一定的壓力，設(shè)備功率太小，達(dá)不到所需壓力。太小，達(dá)不到所需壓力。 （2）一種產(chǎn)品需要一套模具。干壓時(shí)）一種產(chǎn)品需要一套模具。干壓時(shí)模具的磨損率較大。模具的磨損率較大。 對(duì)磨具材料的要求較高，因此制作磨對(duì)磨具材料的要求較高，因此制作磨具的成本較高。具的成本較高。 （3）加壓方向通常都只限于一個(gè)軸向（上、）加壓方向通常都只限于一個(gè)軸向（上、下，或上下同時(shí)加壓），缺乏側(cè)向壓力。下，或上下同時(shí)加壓），缺乏側(cè)向壓力。 陶瓷坯體上下左右受力不均，存在密度梯度，陶瓷坯體上下左右受力不均，存

3、在密度梯度，影響陶瓷的性能。影響陶瓷的性能。 （4）粉料本身通常具有較高的內(nèi)摩擦，故壓）粉料本身通常具有較高的內(nèi)摩擦，故壓成的坯體結(jié)構(gòu)，具有明顯的各向異性，在成瓷燒成的坯體結(jié)構(gòu)，具有明顯的各向異性，在成瓷燒結(jié)時(shí)，側(cè)向收縮特別大，且其機(jī)械電氣性能也遠(yuǎn)結(jié)時(shí)，側(cè)向收縮特別大，且其機(jī)械電氣性能也遠(yuǎn)非各向均勻的。非各向均勻的。 （5）干法成型大量地用于圓形、薄片狀的）干法成型大量地用于圓形、薄片狀的電子元件生產(chǎn)中，而在外型復(fù)雜或龐大的產(chǎn)品生電子元件生產(chǎn)中，而在外型復(fù)雜或龐大的產(chǎn)品生產(chǎn)中，需要采用其它的成型方法。產(chǎn)中，需要采用其它的成型方法。 由于流延法成型中，要求粉料的粒度由于流延法成型中，要求粉料的粒

4、度愈細(xì)愈好，而愈細(xì)愈好，而粒度愈細(xì)粒度愈細(xì)，則粉粒的表面能，則粉粒的表面能愈大，粉粒間的距離愈小，因而粉粒間的愈大，粉粒間的距離愈小，因而粉粒間的相互作用力愈大。相互作用力愈大。 實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)兩表面之間的距離在實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)兩表面之間的距離在200nm左右時(shí)，受到范德華力的作用，表左右時(shí)，受到范德華力的作用，表面之間將有明顯的相互吸引。面之間將有明顯的相互吸引。 流延法中的漿料一般處于膠體狀態(tài)，流延法中的漿料一般處于膠體狀態(tài)，粉粒之間除受范德華力作用外，還必須考粉粒之間除受范德華力作用外，還必須考慮膠粒所帶電荷的問題。慮膠粒所帶電荷的問題。 由于膠粒電荷的作用，使?jié){料會(huì)產(chǎn)生由于膠粒電荷的作用，使

5、漿料會(huì)產(chǎn)生懸浮或聚沉現(xiàn)象。懸浮或聚沉現(xiàn)象。 因此，要改善漿料的流動(dòng)性，就必須因此，要改善漿料的流動(dòng)性，就必須削弱膠粒間的作用力。削弱膠粒間的作用力。 通常采用有機(jī)稀釋劑或抗聚凝劑，以控制膠通常采用有機(jī)稀釋劑或抗聚凝劑，以控制膠粒所帶電荷特性、調(diào)整膠粒間的距離，以削弱其粒所帶電荷特性、調(diào)整膠粒間的距離，以削弱其間的吸引力及摩擦力。間的吸引力及摩擦力。 有效的有機(jī)稀釋劑必須具有以下特點(diǎn)：有效的有機(jī)稀釋劑必須具有以下特點(diǎn)： a、不飽和碳雙鍵、不飽和碳雙鍵C=C的高分子物質(zhì)。的高分子物質(zhì)。 b、分子量不能過大，聚合度以不超過、分子量不能過大，聚合度以不超過50為宜，為宜，分子量過大反而會(huì)起到稠化或聚凝

6、等作用。分子量過大反而會(huì)起到稠化或聚凝等作用。 原因：不飽和鍵能很好地附著于活性極高的原因：不飽和鍵能很好地附著于活性極高的粉粒表面，而將其具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的中性鏈節(jié)朝外，粉粒表面，而將其具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的中性鏈節(jié)朝外，加大膠粒距離、削弱極化與誘導(dǎo)作用，并使膠粒加大膠粒距離、削弱極化與誘導(dǎo)作用，并使膠粒間摩擦力減小，流動(dòng)性增大。間摩擦力減小，流動(dòng)性增大。 確定該陶瓷的工藝流程為確定該陶瓷的工藝流程為: 原料合成原料合成預(yù)燒預(yù)燒粉碎粉碎造粒造粒成型成型燒結(jié)燒結(jié)冷加工冷加工成品。成品。 （1）原料合成）原料合成 采用共沉淀法合成原料。具體如下：采用共沉淀法合成原料。具體如下： a、將、將BaCl2、 Sr

7、Cl2 、TiCl4 分別溶于分別溶于冷水中，準(zhǔn)確測(cè)得其陽離子濃度。再按冷水中，準(zhǔn)確測(cè)得其陽離子濃度。再按BaCl2：SrCl2 ：TiCl4為為6：4：10配比得配比得到正離子混合溶液。到正離子混合溶液。 b、將正離子混合溶液徐徐滴入溫度為、將正離子混合溶液徐徐滴入溫度為8085 的草酸溶液中，并快速攪拌，使的草酸溶液中，并快速攪拌，使反應(yīng)充分進(jìn)行。生成凝膠狀的四水草鈦酸反應(yīng)充分進(jìn)行。生成凝膠狀的四水草鈦酸鍶鋇，反應(yīng)式如下：鍶鋇，反應(yīng)式如下： 0.6BaCl2 + TiCl4 +2H2C2O4 +5 H2O 0.4 SrCl2 Ba0.6Sr0.4TiO(C2O4) 2 4H2O +6HCl

8、 8085 C、采用熱析法分離沉淀物。、采用熱析法分離沉淀物。 首先將所得到的凝膠狀的四水草鈦酸鍶首先將所得到的凝膠狀的四水草鈦酸鍶鋇在鋇在85 恒溫兩小時(shí)，以使四水草鈦酸鍶恒溫兩小時(shí)，以使四水草鈦酸鍶鋇充分反應(yīng)，然后將其加熱到鋇充分反應(yīng)，然后將其加熱到100 ，使，使水分充分蒸發(fā)，得到干燥的四水草鈦酸鍶水分充分蒸發(fā)，得到干燥的四水草鈦酸鍶鋇。鋇。（2）預(yù)燒）預(yù)燒 在一定的預(yù)燒溫度下，保溫一段時(shí)間，在一定的預(yù)燒溫度下，保溫一段時(shí)間，使四水草鈦酸鍶鋇中的結(jié)晶水及有機(jī)物充使四水草鈦酸鍶鋇中的結(jié)晶水及有機(jī)物充分揮發(fā)；最后得到鈦酸鍶鋇。此階段要確分揮發(fā)；最后得到鈦酸鍶鋇。此階段要確定好預(yù)燒溫度和保溫時(shí)

9、間。定好預(yù)燒溫度和保溫時(shí)間。 （3）粉碎）粉碎 將預(yù)燒得到的鈦酸鍶鋇放入行星磨的將預(yù)燒得到的鈦酸鍶鋇放入行星磨的球磨罐中，球磨一段時(shí)間，以得到細(xì)粉料球磨罐中，球磨一段時(shí)間，以得到細(xì)粉料并烘干。并烘干。 此過程中需確定如下參數(shù)：此過程中需確定如下參數(shù)： 磨球大小、形狀、種類及搭配磨球大小、形狀、種類及搭配 磨球、粉料及液體的比例磨球、粉料及液體的比例 球磨時(shí)間、轉(zhuǎn)速球磨時(shí)間、轉(zhuǎn)速 （4）造粒）造粒 配制好聚乙烯醇（配制好聚乙烯醇（PVA），將），將PVA滴入滴入粉料中，充分混合，過篩。粉料中，充分混合，過篩。 此過程確定此過程確定PVA的加入量。的加入量。 （5）成型）成型 采用干壓成型法，將粉

10、料加入內(nèi)徑為采用干壓成型法，將粉料加入內(nèi)徑為14mm 的鋼磨具中，振動(dòng)加料。在一定的的鋼磨具中，振動(dòng)加料。在一定的成型壓力下成型，保壓。成型壓力下成型，保壓。 此過程注意加料量，因?yàn)楫a(chǎn)品的厚度此過程注意加料量，因?yàn)楫a(chǎn)品的厚度為為3mm。確定成型壓力和保壓時(shí)間。確定成型壓力和保壓時(shí)間。 （6）燒結(jié)）燒結(jié) 將陶瓷坯體放入馬氟爐中燒結(jié)。將陶瓷坯體放入馬氟爐中燒結(jié)。 確定燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間。確定燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間。 （7）被銀）被銀 用印刷法將碳酸銀印刷到陶瓷的兩面，用印刷法將碳酸銀印刷到陶瓷的兩面，進(jìn)行燒滲。進(jìn)行燒滲。 確定燒滲銀的溫度制度。確定燒滲銀的溫度制度。 （1）理論密度

11、）理論密度 又叫真密度，它是指該物質(zhì)可能的最大又叫真密度，它是指該物質(zhì)可能的最大密度，亦即單晶狀態(tài)下單位體積所含的質(zhì)密度，亦即單晶狀態(tài)下單位體積所含的質(zhì)量，以量，以表示，可通過元胞內(nèi)所含質(zhì)量和晶表示，可通過元胞內(nèi)所含質(zhì)量和晶格常數(shù)來計(jì)算。格常數(shù)來計(jì)算。 =元胞內(nèi)所含質(zhì)量元胞內(nèi)所含質(zhì)量M / 元胞體積元胞體積V （2）體積密度）體積密度 是該物體的質(zhì)量和它所占的體積（包是該物體的質(zhì)量和它所占的體積（包括閉氣孔但不包括開口氣孔的體積）之比。括閉氣孔但不包括開口氣孔的體積）之比。以以v表示。即表示。即 v =物質(zhì)質(zhì)量物質(zhì)質(zhì)量M / 所占體積所占體積V 陶瓷的密度多用體積密度表示。陶瓷的密度多用體積密

12、度表示。 （3）視在密度）視在密度 指該物質(zhì)的質(zhì)量和它的視在體積之比。指該物質(zhì)的質(zhì)量和它的視在體積之比。 所謂視在體積，是指其外輪廓所包體積，所謂視在體積，是指其外輪廓所包體積，既包括閉口氣孔，也包括開口氣孔在內(nèi)，既包括閉口氣孔，也包括開口氣孔在內(nèi)，以以a表示。表示。 a =物體質(zhì)量物體質(zhì)量M /視在體積視在體積V 坯體及多孔瓷的密度，多用視在密度表示。坯體及多孔瓷的密度，多用視在密度表示。 （4）相對(duì)密度）相對(duì)密度 指體積密度或視在密度和理論密度的百指體積密度或視在密度和理論密度的百分比值，如分比值，如 瓷體相對(duì)密度瓷體相對(duì)密度=（體積密度（體積密度/理論密度）理論密度） 100% 坯體相對(duì)密度坯體相對(duì)密度=（視在密度（視在密度/理論密度）理論密度） 100% 通常相對(duì)密度都不到通常相對(duì)密度都不到100%，其所缺部分，即，其所缺部分，即為閉口氣孔率或總氣孔率。為閉口氣孔率或總氣孔率。 五、傳統(tǒng)陶瓷和功能陶瓷的區(qū)別是什么？五、傳統(tǒng)陶瓷和功能陶瓷的區(qū)別是什么？ 六、下圖圖 為在為在1550下煅燒過的工業(yè)氧化鋁，下煅燒過的工業(yè)氧化鋁，采用不同形狀，不同質(zhì)料的磨球，在小型球磨罐采用不同形狀，不同質(zhì)料的磨球，在小型球磨罐中，固定轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨。試對(duì)圖中現(xiàn)象進(jìn)行分析。