結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)習(xí)題

1、0. 氧化鋯有哪幾種晶型？其晶體結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？p/94答: 單斜(m)  四方(t)  立方(c)特點(diǎn)：根據(jù)老師上課復(fù)習(xí)時(shí)說的“特征，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：配位數(shù) 、鍵長(zhǎng)、 位置、 存在溫度、 轉(zhuǎn)化溫度滯后。 配位數(shù)鍵長(zhǎng)位置 存在溫度轉(zhuǎn)化溫度滯后M70.205-0.228nm不等 低 T8扁平四面體：0.2065nm細(xì)長(zhǎng)四面體：0.2455nm 中三者互相轉(zhuǎn)化均存在溫度滯后這里貌似是只有mt之間轉(zhuǎn)換存在滯后 C8八個(gè)鍵長(zhǎng)均等長(zhǎng) 高  2.馬氏體相變的根本特征。p/971   相變是一級(jí)

2、的，形核長(zhǎng)大和無擴(kuò)散型相變，相變時(shí)沒有原子的無規(guī)那么行走，或順序跳躍穿越界面，新相承接了母相的化學(xué)成分、原子序態(tài)和缺陷；2   相變時(shí)原子有規(guī)那么的保持其相變前原子間的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行切變式的位移，這種切變使母相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)切變，產(chǎn)生點(diǎn)陣疇變，而且產(chǎn)生宏觀的形狀切變，出現(xiàn)外表浮突；3   新相和母相將具有嚴(yán)格的位相關(guān)系；4   兩相界面慣習(xí)面往往不是簡(jiǎn)單指數(shù)面并在相變過程中保持不應(yīng)變、不轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行不變平面應(yīng)變；5   在馬氏體內(nèi)往往具有亞結(jié)構(gòu)；6   馬氏體相變具有可逆性。正逆相變溫度不一致，具有相變溫

3、區(qū)。 3.何謂氧化鋯的應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g和微裂紋增韌，如何提高應(yīng)力誘導(dǎo)相變機(jī)制的作用？p/105答：a.應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g：定義：當(dāng)裂紋擴(kuò)展與介穩(wěn)的四方氧化鋯相遇時(shí)，裂紋尖端的張應(yīng)力誘發(fā)四方氧化鋯向單斜氧化鋯的馬氏體相變，吸收能量，緩解尖端應(yīng)力集中，對(duì)裂紋產(chǎn)生屏蔽作用，阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而提高了材料的斷裂韌性。陶鑫補(bǔ)充前提：在使用溫度下材料內(nèi)部存在可相變的t-ZrO2機(jī)理：當(dāng)裂紋擴(kuò)展與介穩(wěn)t-ZrO2相遇時(shí)，裂紋尖端的張應(yīng)力誘發(fā)四方到單斜的馬氏體相變，吸收能量，緩解裂紋尖端的應(yīng)力集中，對(duì)裂紋產(chǎn)生屏蔽作用，阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展從而提高材料的斷裂韌性和彎曲響度。b.微裂紋增韌：當(dāng)材料冷

4、卻至室溫時(shí)，t-ZrO2晶粒在機(jī)體中自發(fā)發(fā)生馬氏體相變，并產(chǎn)生許許多多裂紋和裂紋核，當(dāng)他們處于主裂紋前的作用區(qū)時(shí)，由于它們的延伸釋放主裂紋的局部主應(yīng)變能，增加主裂紋擴(kuò)展所需能量，從而有效地抑制裂紋擴(kuò)展，提高材料的斷裂韌性，材料的彈性應(yīng)變能主要將轉(zhuǎn)換為微裂紋的新生外表能。c.提高應(yīng)力誘導(dǎo)相變機(jī)制的作用應(yīng)該考慮：(1)獲得盡可能高的介穩(wěn)四方相體積分?jǐn)?shù);(2)復(fù)合體的彈性模量要高因而可選擇高彈性模量基體；(3)應(yīng)力誘導(dǎo)相變所作的功要大；(4)相變區(qū)要大或相變臨界應(yīng)力要小此處存爭(zhēng)議。 4.氧化鋯馬氏體相變受哪些主要因素的影響？答：溫度，壓力，尺寸效應(yīng)，穩(wěn)定劑的種類和數(shù)量。徐姍姍補(bǔ)充5.何謂Y

5、-TZP陶瓷的低溫性能時(shí)效？其根本原因是什么？采用那些措施可有效抑制？p/124答：Y-TZP材料在150-400溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間熱處理，材料的力學(xué)性能嚴(yán)重下降，這一現(xiàn)象被稱為低溫退化現(xiàn)象低溫性能時(shí)效。根本原因：在使用過程中材料外表的四方氧化鋯相變?yōu)閱涡毖趸啠纬纱罅课⒘鸭y，微裂紋貫穿形成宏觀裂紋，致使材料力學(xué)性能下降。由于強(qiáng)度衰退與Y2O3含量和t-晶粒尺寸有關(guān)，增加Y2O3含量或減小ZrO2粒徑都可削弱強(qiáng)度衰退程度措施：1以CeO2和Y2O3共同作穩(wěn)定劑，強(qiáng)化穩(wěn)定效果；     2將試樣在Y2O3粉料中埋燒，是TZP材料外表有一層Y2O3-TZP保

6、護(hù)層；     3慘入高彈性模量和高強(qiáng)度的Al2O3顆粒，抑制ZrO2相變。 6.比照Mg-PSZ和Y-TZP陶瓷的制備工藝，其顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能各有何特點(diǎn)？p/121我的筆記記在121答：1制備燒結(jié)溫度：在Mg-PSZ立方固溶區(qū)，Y-TZP在四方或四方和立方的兩相區(qū)交界附近燒結(jié)；2顯微結(jié)構(gòu)：Y-TZP多晶單相，細(xì)晶粒，致密度高。Mg-PSZ包含，m t c三相，粗晶粒，致密度低。3   力學(xué)性能：介個(gè)自己看書也能歸納個(gè)大概吧7.ZTA陶瓷中常見的增韌機(jī)理有哪些，如何通過工藝進(jìn)行控制？p/126答：增韌機(jī)理：應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g

7、和微裂紋增韌。工藝控制：ZrO2含量，顆粒尺寸和穩(wěn)定劑含量。針對(duì)應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g：1 氧化鋯顆粒尺寸要細(xì)，穩(wěn)定劑含量適中，在基體中呈彌散狀分布。氧化鋯含量超過一定限度，會(huì)出現(xiàn)顆粒聚集長(zhǎng)大，t-ZrO2含量降低2 綜合調(diào)節(jié)氧化鋯粒度使其略低于臨界粒徑以及穩(wěn)定劑含量，加上氧化鋁的約束作用，使氧化鋯以介穩(wěn)四方相存在于基體中，在應(yīng)力誘導(dǎo)下相變處于一觸即發(fā)的狀態(tài)，從理論上要求四方相全處在可相變狀態(tài)。3 穩(wěn)定劑太高，會(huì)出現(xiàn)t不可相變四方相？相或c相，它們對(duì)相變?cè)鲰g毫無奉獻(xiàn)。穩(wěn)定劑太低，會(huì)出現(xiàn)m相而降低應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g效果。針對(duì)微裂紋增韌：1 氧化鋯粒徑必須控制在大于自發(fā)相變的臨界粒徑dC，而要小于自發(fā)形成

8、微裂紋和出現(xiàn)宏觀大裂紋的臨界粒徑dC界即dC<d<dC。2 為了控制好微裂紋的生成，應(yīng)該合理控制慘入的氧化鋯含量，并且可以采取先采用粒度較細(xì)的氧化鋯顆粒，燒結(jié)后通過適宜的熱處理制度，使其粒徑緩慢逐漸長(zhǎng)大至預(yù)期值，微裂紋在陶瓷體中均勻分布，細(xì)小的微裂紋又不貫穿。 8.反響燒結(jié)制備ZTM陶瓷有何特點(diǎn)？p/131答：1 先燒結(jié)后反響 2   9.為了改善陶瓷的斷裂韌性，可采取哪些有效的方法？并表達(dá)其原理。 答：1參加氧化鋯，應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g及微裂紋增韌2晶須補(bǔ)強(qiáng)相變?cè)鲰g3晶界增強(qiáng)4細(xì)化晶粒 (不是很確定) 非氧化物陶瓷復(fù)習(xí)題10

9、.氮化物有哪些主要特點(diǎn)？p/139答：1 大多數(shù)氮化物熔點(diǎn)都比擬高；2 氮化物陶瓷一般都具有非常高的硬度；3 一局部氮化物具有較高的機(jī)械強(qiáng)度；4 氮化物抗氧化能力較差；5 氮化物的導(dǎo)電性能變化很大。 11.氮化硅的晶型種類及特點(diǎn)。p/141答：氮化硅有兩種晶型，即-Si3N4顆粒狀晶體，對(duì)稱性低，活性大和- Si3N4長(zhǎng)柱狀或針狀晶體，對(duì)稱性高，均屬六方晶系。都是由SiN4四面體共用頂角構(gòu)成的三維空間網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)： 12.氮化硅粉末對(duì)燒結(jié)制品性能主要有哪些影響？p/142答：1 粉末的純度直接影響制品的純度和第二相的組成；2 粉末顆粒的大小及分布直接影響燒結(jié)性能；3 原料中-

10、 Si3N4含量直接影響制品顯微結(jié)構(gòu)和性能；4 粉末的成型性能直接影響坯體的性能和燒結(jié)致密化。 13.制備氮化硅粉末的主要方法有哪些？簡(jiǎn)述硅粉直接氮化法制備氮化硅粉末的主要工藝及特點(diǎn)。p/143答：主要方法有:硅粉氮化法、SiO2碳復(fù)原法、硅亞胺分解法和氣相反響法包括高溫氣相反響法、激光氣相反響法和等離子體氣相反響法等。主要由兩局部工藝組成，一是氮化反響工藝；二是粉碎、提純工藝。直接氮化法主要工藝流程：原料Si 粉碎   氮化反響    - Si3N4粉塊     粉碎    酸洗  - Si3

11、N4粉末特點(diǎn)：1 工藝簡(jiǎn)單，本錢低，能較容易地實(shí)現(xiàn)小規(guī)模向大規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；2 由于受原料Si純度以及粉碎過程中易混入雜質(zhì)等因素的影響，Si3N4粉末純度較低；3 由于Si3N4粉末是經(jīng)粉碎制得的，故粒形不規(guī)那么，并且粒度分布范圍較寬；4 要制的超細(xì)粉末較困難，且細(xì)粉末氧含量較高。 14.簡(jiǎn)述硅亞胺和胺化物分解法制備粉末的工藝過程和考前須知。p/145答：本方法大致可以分為三局部：1 以SiCl4和NH3  為原料合成的SiNH2工藝2 SiNH2分解工藝3 結(jié)晶工藝考前須知：結(jié)晶化工藝需要嚴(yán)格控制熱處理?xiàng)l件，熱處理?xiàng)l件不同，得到的粉末晶粒形態(tài)、粒徑

12、、相含量和剩余Cl含量也不同。因此，結(jié)晶化處理的調(diào)節(jié)控制較為重要。 15.用反響結(jié)合氮化硅法制備氮化硅制品有何優(yōu)缺點(diǎn)？簡(jiǎn)述其氮化機(jī)理。p/150 p/151答：優(yōu)缺點(diǎn)：1 外觀尺寸根本不變，這是反響結(jié)合工藝的一個(gè)普遍而最大的特點(diǎn)；y2 燒成工藝可方便地制造形狀很復(fù)雜的產(chǎn)品，不需要昂貴的機(jī)械加工，尺寸精度容易控制；y3 不需要添加燒結(jié)助劑，因此材料的高溫強(qiáng)度就沒有明顯下降。Y4 密度不高，產(chǎn)品強(qiáng)度不大；q氮化機(jī)理：Fe3O4雜質(zhì)作為氮化助劑參加或硅粉本身所含有使硅粉顆粒外表的SiO2膜破裂，Si與SiO2反響生成氣態(tài)SiOSi+SiO2    2SiO，少量H2的存

13、在可增加SiO氣相濃度。- Si3N4主要由SiO與N2氣相反響生成，3SiO+2N2     - Si3N4+3/2O2， 相晶粒包含非常小的氣孔，以非常薄的晶須狀微晶存在。富鐵區(qū)在低于1350下生成液相，由于氣-液反響及相的溶解、相的沉淀過程生成相，相以等軸晶粒存在，晶粒大成塊狀，有發(fā)育良好的外表。16. 采用無壓燒結(jié)制備氮化硅，為獲得高密度氮化硅燒結(jié)體，可采取那些有效措施，為什么？p/15517. 1 原料粉末細(xì)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，采用1um以下的粉末，對(duì)共價(jià)鍵固體燒結(jié)到高致密度是必不可少的，這種細(xì)粉末外表能高，顆粒間接接觸面積多，界面面積大，擴(kuò)散距離短，溶解析

14、出也容易，故超細(xì)粉末對(duì)燒結(jié)是有利的；2 高相含量由于，氮化硅燒結(jié)主要是通過    相變導(dǎo)致晶粒的精煉，有利于燒結(jié)過程的進(jìn)行，獲得鑲嵌結(jié)構(gòu)，增進(jìn)坯體的強(qiáng)度。且相到相相變?yōu)樽园l(fā)進(jìn)行過程；3 采用有效的燒結(jié)助劑實(shí)踐證明，符合添加劑比單一的好，如同時(shí)參加Y2O3和Al2O3對(duì)促進(jìn)燒結(jié)和提高產(chǎn)品的高溫性能都有利；4 氣氛壓力燒結(jié)GPS提高N2氣氛壓力可以抑制Si3N4熱分解和作為外加壓力，提高燒結(jié)體的致密度；5 使用Si3N4+BN+MgO5:4:1埋燒采用埋粉對(duì)無壓燒結(jié)是必不可少的，它不僅能有效地抑制失重，而且由于MgO揮發(fā)擴(kuò)撒至Si3N4坯體內(nèi)部與SiO2形成液相，增加

15、了液相量，使坯體能均勻地致密燒結(jié)；6 控制保溫時(shí)間研究認(rèn)為，Si3N4的無壓燒結(jié)有一個(gè)最正確的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間，根據(jù)其收縮大小和強(qiáng)度增加的情況等因素確定保溫時(shí)間。17.何謂Sialon陶瓷？與-Si3N4相比有何特點(diǎn)？p/163 p/169答：Sialon陶瓷：由AL2O3的Al、O原子局部地置換了Si3N4中的Si、N原子，形成簡(jiǎn)單的固溶體，沒有新的晶體結(jié)構(gòu)生成，而任然保持-Si3N4的結(jié)構(gòu)，只不過晶胞尺寸增大了。該固溶體的形成可以有效促進(jìn)的燒結(jié)，命名為“Sialon賽龍，又名“-Sialon。特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)與-Si3N4相似，物理力學(xué)性能呢個(gè)也與-Si3N4相似，硬度、強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)稍低于-Si3N4。比-Si3N4的熱膨脹系數(shù)低，這對(duì)于其耐熱沖擊是有好處的。其加熱至1200投入水中急冷不破裂，另外它還有優(yōu)良的抗氧化性及抗熔融金屬腐蝕性。18.碳化硅有哪幾種晶體結(jié)構(gòu)，各有何特點(diǎn)？p/176答：纖鋅礦結(jié)構(gòu)、閃鋅礦結(jié)構(gòu) 兩種