第5章 陶瓷基復(fù)合材料

1、Ceramic Matrix 5.1 5.1 陶瓷的種類、性能及制備工藝陶瓷的種類、性能及制備工藝5.2 5.2 氧化物基氧化物基陶瓷復(fù)合材料陶瓷復(fù)合材料5.3 5.3 非非氧化物基陶瓷復(fù)合材料氧化物基陶瓷復(fù)合材料5.4 5.4 碳碳/ /碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料JJJJ本章主要內(nèi)容5.1 5.1 陶瓷的種類、性能及制備工藝陶瓷的種類、性能及制備工藝JJJJ5.1.1 5.1.1 陶瓷的歷史、陶瓷的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)5.1.2 5.1.2 陶瓷的分類與制作工藝陶瓷的分類與制作工藝5.1.3 5.1.3 陶瓷基復(fù)合材料的定義與分類陶瓷基復(fù)合材料的定義與分類5.1.4 5.1.4 陶瓷

2、基復(fù)合材料的性能陶瓷基復(fù)合材料的性能5.1.1 5.1.1 陶瓷的歷史陶瓷的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 陶瓷是泥土與火的藝術(shù)，是我國(guó)偉大發(fā)明之一陶瓷是泥土與火的藝術(shù)，是我國(guó)偉大發(fā)明之一 我國(guó)有多處遺址出土萬年前的陶器 ； 商代前-世紀(jì)創(chuàng)造了有釉的原始瓷器 ； 東漢-年創(chuàng)造了青瓷器與黑瓷器青瓷器與黑瓷器； 唐代-年，三彩、白瓷、青瓷、青花三彩、白瓷、青瓷、青花在歷史上有名； 宋代-年陶瓷遍布全國(guó)，汝、定、汝、定、官、哥、鈞五大名窯官、哥、鈞五大名窯瓷器至今仍享有盛名 ； 世紀(jì)乾隆時(shí)期，形成具有中國(guó)特色的造型、裝飾、繪畫等綜合性的工藝品和實(shí)用品。獲有“白如白如玉、青如天、明如鏡、薄如紙、

3、聲如磬玉、青如天、明如鏡、薄如紙、聲如磬”的美譽(yù)。 鈞瓷鈞瓷汝汝瓷瓷定定瓷瓷官瓷 哥瓷哥瓷陶器與瓷器的區(qū)別陶器與瓷器的區(qū)別陶器陶器瓷器瓷器制作原料制作原料用黏土（陶土）用黏土（陶土）用瓷土（高嶺土為用瓷土（高嶺土為主的原料）主的原料）燒成溫度燒成溫度一般不超過一般不超過10001000度度在在12001200度以上度以上器物表面器物表面沒有釉或只施低溫釉沒有釉或只施低溫釉 施高溫玻璃釉（現(xiàn)施高溫玻璃釉（現(xiàn)代瓷器有的不施釉代瓷器有的不施釉胎質(zhì)胎質(zhì)有較強(qiáng)的吸水性有較強(qiáng)的吸水性不吸水或吸水性很不吸水或吸水性很小小敲擊聲音敲擊聲音不清脆不清脆有清越的金屬聲有清越的金屬聲表表5-1 陶器與瓷器的區(qū)別陶器

4、與瓷器的區(qū)別舞蹈紋彩陶盆舞蹈紋彩陶盆（新石器時(shí)代（新石器時(shí)代馬家窯文化馬家窯文化 ） 新石器時(shí)代新石器時(shí)代紅山文化紅山文化 秦秦跪射俑跪射俑：身著戰(zhàn)袍，外披鎧甲，足身著戰(zhàn)袍，外披鎧甲，足穿方口布鞋；頭上結(jié)髻束穿方口布鞋；頭上結(jié)髻束帶，半跪於地，雙手仿佛帶，半跪於地，雙手仿佛正要拉開弓弦，姿式威武正要拉開弓弦，姿式威武雄健。他雙目平視，機(jī)警雄健。他雙目平視，機(jī)警勇敢。在他旁邊，曾發(fā)現(xiàn)勇敢。在他旁邊，曾發(fā)現(xiàn)腐朽的木弓殘跡、鏃和劍，腐朽的木弓殘跡、鏃和劍，說明他是帶劍的射手。其說明他是帶劍的射手。其衣著、鎧甲、姿態(tài)、表情，衣著、鎧甲、姿態(tài)、表情，都顯示出秦俑塑造精致、都顯示出秦俑塑造精致、刻劃入微。

5、他的下頷殘留刻劃入微。他的下頷殘留著粉白色，說明秦俑制作著粉白色，說明秦俑制作時(shí)均經(jīng)彩繪。時(shí)均經(jīng)彩繪。 永樂青花云龍紋扁壺永樂青花云龍紋扁壺 中國(guó)最早的瓷器都是青瓷（或中國(guó)最早的瓷器都是青瓷（或稱青釉磁），唐代以越窯（紹稱青釉磁），唐代以越窯（紹興、余姚等地）青瓷最著名興、余姚等地）青瓷最著名 粉彩蟠桃天球瓶粉彩蟠桃天球瓶 H中國(guó)，便是中國(guó)，便是“唐瓷唐瓷”之意，亦之意，亦有有“陶瓷王國(guó)陶瓷王國(guó)”之譽(yù)之譽(yù)。陶瓷陶瓷是中華民族文化的象征；是中華民族文化的象征；陶瓷文化陶瓷文化與中華的美食文化、酒文化、茶文化與中華的美食文化、酒文化、茶文化一起構(gòu)成華夏文化；一起構(gòu)成華夏文化； 我國(guó)日用陶瓷產(chǎn)量、出

6、口量均居世界首位我國(guó)日用陶瓷產(chǎn)量、出口量均居世界首位 江西景德鎮(zhèn)、福建德化、湖南醴陵江西景德鎮(zhèn)、福建德化、湖南醴陵稱華夏三大稱華夏三大瓷都瓷都；江蘇宜興、廣東佛山江蘇宜興、廣東佛山亦有亦有陶都陶都之譽(yù)。之譽(yù)。 瓷都瓷都景德鎮(zhèn)景德鎮(zhèn)，具有悠久的制瓷歷史，在漢代前年就開始生產(chǎn)陶器。景德鎮(zhèn)，原名新平，又名昌南，出產(chǎn)制瓷原料，交通方便。宋代景德年間年，這里專門生產(chǎn)細(xì)瓷，在瓷器上標(biāo)有“景德年制”字樣，由于瓷質(zhì)精美，全國(guó)聞名，遂改名景德鎮(zhèn)。后成為元、明制造御用瓷器中心及清至現(xiàn)代全國(guó)制瓷中心。 陶都陶都佛山佛山佛山是“南國(guó)陶都”（石灣鎮(zhèn)和南莊鎮(zhèn)）石灣鎮(zhèn)和南莊鎮(zhèn)），制陶藝術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，有700多年歷史，自古有“

7、石灣瓦，甲天下”美譽(yù)。建于明代正德年間的南風(fēng)古灶，是世界現(xiàn)存最古老的柴燒龍窯，薪火相傳至今400多年，被譽(yù)為“陶瓷活化石”。2005年佛山榮獲“中國(guó)陶瓷名都”稱號(hào)?，F(xiàn)代陶瓷重要產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代陶瓷重要產(chǎn)區(qū)：唐山、邯鄲、淄博、宜興宜興、佛山佛山、景德鎮(zhèn)景德鎮(zhèn)、醴陵醴陵、德化德化、湛江、潮州、大埔、北流、海城 一批優(yōu)秀的現(xiàn)代企業(yè)一批優(yōu)秀的現(xiàn)代企業(yè)如華美、華光、長(zhǎng)城、臨沂、高淳、景德鎮(zhèn)、國(guó)光等陶瓷股份有限公司，佛陶、邯鄲陶瓷集團(tuán)等合資企業(yè)合資企業(yè)如石灣東亞瓷廠、淄博賽德克陶瓷顏料有限公司、唐山高檔陶瓷聯(lián)合發(fā)展有限公司、中釉集團(tuán)大鴻制釉有限公司等 5.1.2 5.1.2 陶瓷的分類與制作工藝陶瓷的分類與制作工

8、藝1、按用途分按用途分：日用陶瓷，藝術(shù)(陳列)陶瓷，衛(wèi)生陶瓷，建筑陶瓷，電器陶瓷，電子陶瓷，化工陶瓷，紡織陶瓷等2、按陶瓷性能分按陶瓷性能分：高強(qiáng)度陶瓷，鐵電陶瓷、耐酸陶瓷，高溫陶瓷、壓電陶瓷，高韌性陶瓷，電解質(zhì)陶瓷、光學(xué)陶瓷(即透明陶瓷)，磁性陶瓷，電介質(zhì)陶瓷，磁性陶瓷和生物陶瓷等 3、按是否施釉分按是否施釉分：可分為有釉陶瓷和無釉陶瓷兩類 4、按質(zhì)地分按質(zhì)地分：硬質(zhì)瓷，軟質(zhì)瓷、特種瓷三大類 1、陶瓷的分類陶瓷的分類 我國(guó)產(chǎn)的瓷器以硬質(zhì)瓷硬質(zhì)瓷為主。硬質(zhì)瓷器，坯體組成熔劑量少，燒成溫度高，在1360以上色白質(zhì)堅(jiān)，呈半透明狀，有好的強(qiáng)度，高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，又是電氣的不良傳導(dǎo)體，如電瓷、

9、高級(jí)餐具瓷，化學(xué)用瓷，普通日用瓷等均屬此類，也叫長(zhǎng)石釉瓷。 軟質(zhì)瓷器軟質(zhì)瓷器與硬質(zhì)瓷硬質(zhì)瓷不同點(diǎn)是坯體內(nèi)含的熔劑較多，燒成溫度稍低，在1300以下，因此它的化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度，介電強(qiáng)度均低，一般工業(yè)瓷中不用軟質(zhì)瓷，其特點(diǎn)是半透明度高，多制美術(shù)瓷，衛(wèi)生用瓷，瓷磚及各種裝飾瓷等，通常如骨灰瓷、熔塊瓷屬于此類。 特種陶瓷特種陶瓷種類很多，多以各種氧化物為主體，如高高鋁質(zhì)瓷鋁質(zhì)瓷，它是以氧化鋁為主，鎂質(zhì)瓷鎂質(zhì)瓷，以氧化鎂為主；滑石質(zhì)瓷滑石質(zhì)瓷，以滑石為主；鈹質(zhì)瓷鈹質(zhì)瓷，以氧化鈹或綠柱石為主；鋯質(zhì)瓷鋯質(zhì)瓷，以氧化鋯為主；鈦質(zhì)瓷鈦質(zhì)瓷，以氧化鈦為主。 特種陶瓷的特點(diǎn)：特種陶瓷的特點(diǎn)：多是由不含粘土或含極

10、少量的粘土的制品，成型多用干壓、高壓方法，在國(guó)防工業(yè)，重工業(yè)中多用此類瓷，如火箭、導(dǎo)彈上的擋板，飛機(jī)、汽車上用的火花塞，收音機(jī)內(nèi)用的半導(dǎo)體，快速切削用的瓷刀等。 表表5-2 特種陶瓷和傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別特種陶瓷和傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別 具有電、光、磁、化學(xué)具有電、光、磁、化學(xué)和生物體特性，而且具有相互轉(zhuǎn)換和生物體特性，而且具有相互轉(zhuǎn)換功能的陶瓷功能的陶瓷 具有機(jī)械功能、熱學(xué)性能具有機(jī)械功能、熱學(xué)性能和部分化學(xué)功能的陶瓷和部分化學(xué)功能的陶瓷特種特種陶瓷陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷功能陶瓷功能陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷氧化物陶瓷氧化物陶瓷Al2O3陶瓷、陶瓷、 ZrO2陶瓷陶瓷非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷氮化物陶瓷、碳化物陶瓷

11、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷表表5-3 功能陶瓷功能陶瓷(Functional Ceramic)的應(yīng)用的應(yīng)用壓電陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷Pachinko游戲機(jī)游戲機(jī)壓電陶瓷壓電陶瓷 能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。陶瓷材料。正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng) 介質(zhì)在受到機(jī)械介質(zhì)在受到機(jī)械壓力時(shí)，導(dǎo)致其表壓力時(shí)，導(dǎo)致其表面帶電。面帶電。逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng) 對(duì)介質(zhì)施加激勵(lì)對(duì)介質(zhì)施加激勵(lì)電場(chǎng)，導(dǎo)致其產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)致其產(chǎn)生機(jī)械變形。機(jī)械變形。電介質(zhì)陶瓷與壓電陶瓷、電介質(zhì)陶瓷與壓電陶瓷、熱釋電陶瓷及鐵電陶瓷的關(guān)系熱釋電陶瓷及鐵電陶瓷的關(guān)系電光陶瓷電光陶瓷具有電光特性的陶瓷，它的

12、光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨外電場(chǎng)的變化而改具有電光特性的陶瓷，它的光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨外電場(chǎng)的變化而改變，表現(xiàn)出電控雙折射和電控散射。變，表現(xiàn)出電控雙折射和電控散射。立體電影的原理立體電影的原理 立體電影奧秘在一副能分離左眼和右眼圖像的立體觀察鏡，立體電影奧秘在一副能分離左眼和右眼圖像的立體觀察鏡，這種觀察鏡的鏡片是用電光陶瓷制作的。這種觀察鏡的鏡片是用電光陶瓷制作的。 立體電影出現(xiàn)于立體電影出現(xiàn)于1922年，是利用人雙眼的視角差和會(huì)聚功年，是利用人雙眼的視角差和會(huì)聚功能制作的可產(chǎn)生立體效果的電影。這種電影放映時(shí)兩幅畫面能制作的可產(chǎn)生立體效果的電影。這種電影放映時(shí)兩幅畫面重疊在銀幕上，通過觀眾的特制眼鏡或幕前輻射狀

13、半錐形透重疊在銀幕上，通過觀眾的特制眼鏡或幕前輻射狀半錐形透鏡光柵，使觀眾左眼看到從左視角拍攝的畫面，右眼看到從鏡光柵，使觀眾左眼看到從左視角拍攝的畫面，右眼看到從右視角拍攝的畫面，通過雙眼的會(huì)聚功能，合成為立體視覺右視角拍攝的畫面，通過雙眼的會(huì)聚功能，合成為立體視覺影像。影像。 鐵氧體磁性陶瓷鐵氧體磁性陶瓷 由鐵和其它一種或多種金屬（由鐵和其它一種或多種金屬（Ba、Sr和稀土等）的氧化物組成的復(fù)合氧化物。和稀土等）的氧化物組成的復(fù)合氧化物。 電阻率比金屬磁性材料高，原料來源電阻率比金屬磁性材料高，原料來源充足，生產(chǎn)方便，價(jià)低，在永磁、高頻軟充足，生產(chǎn)方便，價(jià)低，在永磁、高頻軟磁、磁記錄等方面

14、的應(yīng)用發(fā)展很快。磁、磁記錄等方面的應(yīng)用發(fā)展很快。磁性陶瓷磁性陶瓷表表5-4 各類各類生物材料比較生物材料比較生物陶瓷生物陶瓷 Bioceramics正溫度特性（正溫度特性（PTC）溫度升高，電阻增大溫度升高，電阻增大如如BaTiO3基基PTC用途：彩電自動(dòng)消磁、電機(jī)啟動(dòng)、過電流保護(hù)、用途：彩電自動(dòng)消磁、電機(jī)啟動(dòng)、過電流保護(hù)、恒溫發(fā)熱、程控電話交換機(jī)恒溫發(fā)熱、程控電話交換機(jī)熱敏陶瓷溫度傳感器熱敏陶瓷溫度傳感器負(fù)溫度特性（負(fù)溫度特性（NTC）溫度升高，電阻減小溫度升高，電阻減小如如SnO2基陶瓷基陶瓷用途：廣泛用于工業(yè)和醫(yī)用溫度計(jì)、液面控制、用途：廣泛用于工業(yè)和醫(yī)用溫度計(jì)、液面控制、液體流量測(cè)定等

15、液體流量測(cè)定等JJ表表 5-5 TiO2陶瓷的色澤和電阻陶瓷的色澤和電阻FormulaColourResistance emTiO2.00白，灰白白，灰白5109灰灰2107鴿灰鴿灰8103TiO1.996-1.994黑黑1032 2、陶瓷及陶瓷復(fù)合材料的制造工藝、陶瓷及陶瓷復(fù)合材料的制造工藝原料粉體制備原料粉體制備成型成型燒結(jié)燒結(jié)加工加工成品成品陶瓷制造工藝流程圖陶瓷制造工藝流程圖 坯釉原料坯釉原料經(jīng)過精選、淘洗，根據(jù)生產(chǎn)配方稱量配料，入球磨細(xì)碎，達(dá)到所需細(xì)度后，除鐵、過篩，然后根據(jù)成型方法的不同，機(jī)制成型用泥漿壓濾脫水，真空練泥，備用； 化漿工藝化漿工藝：把泥漿先壓濾脫水，后通過加入解凝劑

16、化漿，除鐵、過篩后備用；對(duì)注漿成型用泥漿，進(jìn)行真空處理后，成為成品漿，備用。 成型工序成型工序：分為滾壓成型和注漿成型。然后干燥、修坯，備用。 燒成工序燒成工序：在取得白坯后，入窯素?zé)?，?jīng)過精修、施釉，進(jìn)行釉燒，對(duì)出窯后的白瓷檢選，得到合格白瓷。 彩烤工序彩烤工序：對(duì)合格白瓷進(jìn)行貼花、鑲金等步驟后，入烤花窯燒烤，開窯后進(jìn)行花瓷的檢選，得到合格花瓷成品。 包裝工序包裝工序：對(duì)花瓷按照不同的配套方法、各種要求進(jìn)行包裝，即形成本公司的最終產(chǎn)品，發(fā)貨或者入庫(kù)。（1）粉體的制備）粉體的制備 物理化學(xué)法物理化學(xué)法 在離子、原子、分子水平上通過反應(yīng)、在離子、原子、分子水平上通過反應(yīng)、成核和生長(zhǎng)制成粒子的方法

17、，純度、粒度可成核和生長(zhǎng)制成粒子的方法，純度、粒度可以控制，均勻性好，顆粒微細(xì)，并且可以實(shí)以控制，均勻性好，顆粒微細(xì)，并且可以實(shí)現(xiàn)分子級(jí)水平上的復(fù)合均化?，F(xiàn)分子級(jí)水平上的復(fù)合均化。 機(jī)械粉碎法機(jī)械粉碎法 應(yīng)用機(jī)械力將粗顆粒粉碎獲得細(xì)粉，應(yīng)用機(jī)械力將粗顆粒粉碎獲得細(xì)粉，不易獲得粒徑在不易獲得粒徑在1m以下的超細(xì)顆粒，且容以下的超細(xì)顆粒，且容易引入雜質(zhì)；易引入雜質(zhì)； 固相合成法固相合成法 液相合成法液相合成法 氣相合成法氣相合成法 固固-固反應(yīng)固反應(yīng) 固固-液反應(yīng)液反應(yīng) PVD CVD 化學(xué)共沉淀法化學(xué)共沉淀法 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法 溶劑蒸發(fā)法溶劑蒸發(fā)法 化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法CVD(Ch

18、emical Vapor Depositon)C纖纖/SiC氣相沉積原理圖示氣相沉積原理圖示CVDCVD法是將連續(xù)纖維（或晶須）制成預(yù)成型坯法是將連續(xù)纖維（或晶須）制成預(yù)成型坯體，而后置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，通過高溫條體，而后置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，通過高溫條件下的氣相反應(yīng)形成復(fù)合材料基體物質(zhì)沉積，件下的氣相反應(yīng)形成復(fù)合材料基體物質(zhì)沉積，填充于骨架纖維中，從而直接獲得陶瓷基復(fù)合填充于骨架纖維中，從而直接獲得陶瓷基復(fù)合材料制品。材料制品。溶膠溶膠 - 凝膠凝膠法法 (Sol - Gel)連續(xù)纖維連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料示復(fù)合材料示意圖。意圖。溶膠溶膠 - 凝膠法凝膠法 (Sol - Ge

19、l)真空浸漬增真空浸漬增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料示材料示意圖。意圖。溶劑蒸發(fā)法溶劑蒸發(fā)法（2）成型制備技術(shù)）成型制備技術(shù) 粉體成型示意圖粉體成型示意圖 擠壓成型擠壓成型 經(jīng)增塑的粉末在壓力作用下，通過壓膜咀擠成所需經(jīng)增塑的粉末在壓力作用下，通過壓膜咀擠成所需的坯件。的坯件。 注射成型注射成型 將原料粉末與粘結(jié)劑混合，調(diào)制成塑性瓷料，用將原料粉末與粘結(jié)劑混合，調(diào)制成塑性瓷料，用注射成型機(jī)把瓷料于注射成型機(jī)把瓷料于130300溫度注射入金屬膜溫度注射入金屬膜內(nèi)，形成瓷坯。內(nèi)，形成瓷坯。 料漿洗注成型料漿洗注成型 將原料粉末、水將原料粉末、水(或甘油、酒精等或甘油、酒精等)分散懸浮刑、分散懸浮刑

20、、粘結(jié)劑、除氣劑等制成一定濃度的料漿，注入石膏粘結(jié)劑、除氣劑等制成一定濃度的料漿，注入石膏模內(nèi)，經(jīng)一定時(shí)向后形成注件，在室溫下干燥。模內(nèi)，經(jīng)一定時(shí)向后形成注件，在室溫下干燥。注漿成型工藝過程注漿成型工藝過程注漿成型是氧化鋁陶瓷使用最早的成型方法。由注漿成型是氧化鋁陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低；此法易于成型大尺寸、于采用石膏模、成本低；此法易于成型大尺寸、外形復(fù)雜的薄壁部件。外形復(fù)雜的薄壁部件。 注漿成型包括石注漿成型包括石膏模制做、粉漿膏模制做、粉漿制備和粉漿澆注。制備和粉漿澆注。注漿成型的關(guān)鍵注漿成型的關(guān)鍵是漿料的制備。是漿料的制備。在制備漿料時(shí)，在制備漿料時(shí)，需要加入分散

21、懸需要加入分散懸浮劑、粘結(jié)劑、浮劑、粘結(jié)劑、除氣劑和滴定劑。除氣劑和滴定劑。 冷等靜壓成型冷等靜壓成型 用單向加壓成型因壓力用單向加壓成型因壓力不均勻而使坯體易變形，不均勻而使坯體易變形，難以保證質(zhì)量。各向等壓成型是一種均勻加壓法。難以保證質(zhì)量。各向等壓成型是一種均勻加壓法。先在先在300MPa壓力下預(yù)成型，然后在薄膜袋中，用壓力下預(yù)成型，然后在薄膜袋中，用水、甘油為介質(zhì)，在水、甘油為介質(zhì)，在50MPa一一400Mpa壓力下成型。壓力下成型。 薄膜和厚膜成型薄膜和厚膜成型 膜成型技術(shù)有流延成型和軋制成型兩種。膜成型技術(shù)有流延成型和軋制成型兩種。 模壓成型模壓成型 通過模沖對(duì)裝在鋼模內(nèi)的粉末施加

22、壓力，壓制通過模沖對(duì)裝在鋼模內(nèi)的粉末施加壓力，壓制成一定尺寸和形狀的瓷坯，卸壓后，坯塊從陰模成一定尺寸和形狀的瓷坯，卸壓后，坯塊從陰模中脫出。中脫出。等靜壓成形設(shè)備示意圖等靜壓成形設(shè)備示意圖濕袋式等靜壓濕袋式等靜壓干袋式等靜壓干袋式等靜壓成形方法與結(jié)合劑的選擇成形方法與結(jié)合劑的選擇 特種陶瓷成形方法有很多種，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)制品的形狀選擇成形方法，而不同的成形方法需選用的結(jié)合劑不同。常見陶瓷成形方法、結(jié)合劑種類及用量如下所示： 成形方法 結(jié)合劑舉例 結(jié)合劑用量 （質(zhì)量） 千壓法 聚乙烯醇縮丁醛等 15 澆注法 丙烯基樹脂類 13 擠壓法 甲基纖維素等 515 注射法 聚丙烯等 1025 等靜壓法

23、聚羧酸銨等 03 陶瓷擠壓成形和成形用結(jié)合劑陶瓷擠壓成形和成形用結(jié)合劑 原料粉末、結(jié)合劑、助劑（潤(rùn)滑劑、界面活性劑等）及水經(jīng)機(jī)械混練后，用螺桿擠壓機(jī)螺桿擠壓機(jī)連續(xù)式擠壓或用油壓柱塞式擠壓機(jī)擠壓成形。一般來說，擠壓成形使用的結(jié)合劑只要用低濃度水溶液低濃度水溶液，便可顯示出高粘性的結(jié)合性能。常用的有甲基纖維素（甲基纖維素（MC）、羧甲）、羧甲基纖維素（基纖維素（CMC）、聚氧乙烯（）、聚氧乙烯（PEO）、聚乙烯醇）、聚乙烯醇（PVA）、羥乙基纖維素（）、羥乙基纖維素（HEC）等。MC能很好溶于水中，當(dāng)加熱時(shí)很快膠化。CMC能很好溶于水中，分散性、穩(wěn)定性也高。PVA 廣泛地用于各種成形。潤(rùn)滑劑可減少

24、粉體間的磨擦，界面活性劑可提高原料粉末與水的潤(rùn)濕性。 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)反應(yīng)熱壓燒結(jié)反應(yīng)熱壓燒結(jié)熱等靜壓燒結(jié)熱等靜壓燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)法反應(yīng)燒結(jié)法CVD法法（3）燒結(jié)方法）燒結(jié)方法 陶瓷燒成過程陶瓷燒成過程（1）低溫階段（室溫）低溫階段（室溫300 C）（2）氧化分解階段（）氧化分解階段（300950 C）1）氧化反應(yīng)）氧化反應(yīng)2）分解反應(yīng)）分解反應(yīng)（3）高溫階段（）高溫階段（950 C最高燒成溫度）最高燒成溫度）（4）冷卻階段（燒成溫度常溫）冷卻階段（燒成溫度常溫）球形顆粒的燒結(jié)模型球形顆粒的燒結(jié)模型中期變化中期變化燒結(jié)前燒結(jié)前燒結(jié)后期孔隙球化燒結(jié)后期孔隙球化 陶瓷材料化學(xué)鍵的特點(diǎn)是以離子鍵及共價(jià)鍵

25、離子鍵及共價(jià)鍵為主要結(jié)合力；工藝上主要特點(diǎn)一般是先成型后燒成先成型后燒成；從組織結(jié)構(gòu)上看多數(shù)陶瓷材料可能包括晶體相、玻晶體相、玻璃相璃相(非晶相非晶相)和氣孔和氣孔。實(shí)際材料中的結(jié)合鍵實(shí)際材料中的結(jié)合鍵 陶瓷材料中，以離子鍵(如MgO，Al2O3，ZrO2等)、共價(jià)鍵(如金剛石、Si3N4、BN、Si、Ge、GaAs等)以及離子鍵向共價(jià)鍵過渡的混合鍵結(jié)合在一起。 5.1.3 5.1.3 陶瓷基復(fù)合材料的定義與分類陶瓷基復(fù)合材料的定義與分類 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料(CMC)是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料的增韌材料主要有碳纖維(CF)、碳化硅(Si

26、C)纖維、玻璃纖維(GF)、氧化物纖維，以及碳化物和氧化物顆粒等，基體材料主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。 不同增強(qiáng)材料的陶瓷基復(fù)合材料不同增強(qiáng)材料的陶瓷基復(fù)合材料連續(xù)纖維連續(xù)纖維高溫陶瓷基復(fù)合材料專家張立同院士 2004年，以張立同院士領(lǐng)軍研制的“耐高溫長(zhǎng)壽命耐高溫長(zhǎng)壽命抗氧化陶瓷基復(fù)合材料抗氧化陶瓷基復(fù)合材料”獲得突破，獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)，填補(bǔ)了該獎(jiǎng)項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)六年的空缺，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。主要研究成果：“具有類似具有類似金屬斷裂行為的連續(xù)纖維增金屬斷裂行為的連續(xù)纖維增韌高溫陶瓷基復(fù)合材料韌高溫陶瓷基復(fù)合材料”、 “連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷連續(xù)纖維增韌碳化硅陶

27、瓷基復(fù)合材料基復(fù)合材料” 等陶瓷基復(fù)合材料（陶瓷基復(fù)合材料（CMC）陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料(CMC)的分類的分類 1）按材料作用分按材料作用分： 結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，用于制造各種受力構(gòu)件； 功能陶瓷復(fù)合材料功能陶瓷復(fù)合材料，具有特殊的性能（如光、電、磁、熱、生物、阻尼、屏蔽等）2）按增強(qiáng)材料形態(tài)分按增強(qiáng)材料形態(tài)分： 顆粒增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，顆粒增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，顆粒增強(qiáng)體包括高熔點(diǎn)、高硬度的非氧化物材料如SiC、TiB2、B4C、CBN等，而基體陶瓷一般為Al2O3、ZrO2、莫來石等纖維（晶須）增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，纖維（晶須）增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，纖維增韌材料主要有碳纖維(CF

28、)、碳化硅(SiC)纖維、玻璃纖維(GF)、硼纖維(BF)、氧化物纖維等，基體材料主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。片材增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，片材增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，片材選用陶瓷薄片，基體材料較多采用SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等2 2）按基體材料形態(tài)分按基體材料形態(tài)分： 氧化物基陶瓷復(fù)合材料氧化物基陶瓷復(fù)合材料, ,如Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、MgO、3Al2O32SiO2(莫來石）等； 非氧化物陶瓷復(fù)合材料，非氧化物陶瓷復(fù)合材料，如SiC、Si3N4、TiC、B4C、ZrC、TiN、BN、TiB2等； 微晶玻璃基復(fù)合材料，微晶玻璃基復(fù)合材料，包括硅酸鹽、鋁硅

29、酸鹽、硼硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽5大類； 碳碳/ /碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料碳碳/碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料5.1.4 5.1.4 陶瓷基復(fù)合材料的性能陶瓷基復(fù)合材料的性能 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構(gòu)成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究中最為活躍的一個(gè)方面，由微米級(jí)陶瓷復(fù)合材料微米級(jí)陶瓷復(fù)合材料發(fā)展到納米級(jí)陶瓷復(fù)合材料納米級(jí)陶瓷復(fù)合材料。 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、抗氧化、耐熱、密度低、抗氧化、耐熱、比強(qiáng)度和比模量高、熱機(jī)械性能和抗熱震沖擊性能比強(qiáng)度和比模量高、熱機(jī)械性能和抗熱震沖擊性能好的特點(diǎn)，工作溫度在12501650，可用作高

30、溫發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，是未來軍事工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變?cè)鲰g、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續(xù)纖維增韌等。 CMC的應(yīng)用的應(yīng)用 生物陶瓷方面目前正在進(jìn)行將氧化鋁、磷石炭等用作人工牙齒、人工骨、人工關(guān)節(jié)等研究，這方面的應(yīng)用引起人們極大關(guān)注。 (1) 耐熱性能優(yōu)良耐熱性能優(yōu)良的特種陶瓷可望作為超高溫材料用于原子能有關(guān)的高溫結(jié)構(gòu)材料、高溫電極材料等。 (2) 隔熱性優(yōu)良隔熱性優(yōu)良的特種陶瓷作為新的高溫隔熱材料，用于高溫加熱爐、熱處理爐、高溫反應(yīng)容器、核反應(yīng)堆等。 (3) 導(dǎo)熱性優(yōu)良導(dǎo)熱性優(yōu)良的特種陶瓷極有希望用作內(nèi)部裝有大規(guī)模集成電路和超

31、大規(guī)模集成電路電子器件的散熱片。核反應(yīng)堆 在注水過程中由于堆內(nèi)壓力大，注水困難，打開了泄壓閥，以降低壓力殼內(nèi)壓力，這造成安全殼內(nèi)壓力增高，使得抑壓池壓力提高，引起了抑壓池的損壞（爆裂），即安全殼已經(jīng)與廠房?jī)?nèi)大氣通了。已經(jīng)失去了安全殼對(duì)放射性物質(zhì)的隔離和屏障?？墒且⒁獾綁毫み€是完整的。安全殼安全殼（格納容器）的作用是包容可能從壓力殼內(nèi)外泄放射性物質(zhì)的安全容器。 日本福島核電站泄漏 高強(qiáng)度的特種陶瓷可用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器、葉片、渦輪、套管等；在加工機(jī)械上可用于機(jī)床身、軸承、燃燒噴嘴等。 廣州本田新雅閣陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)廣州本田新雅閣陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)“梟龍梟龍”戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 耐磨性優(yōu)良的硬質(zhì)特種陶瓷主

32、要用在軸承、切削刀具方面。 今后研究與開發(fā)的重點(diǎn)今后研究與開發(fā)的重點(diǎn) (1)、特種陶瓷基礎(chǔ)技術(shù)特種陶瓷基礎(chǔ)技術(shù)的研究，例如燒結(jié)機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)和粉末制備技術(shù)等； (2)、超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷的研究； (3)、特種陶瓷的薄膜化或非晶化特種陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而許多國(guó)家都把它作為一項(xiàng)主要內(nèi)容加以研究； (4)、陶瓷的纖維化陶瓷的纖維化是研制隔熱材料、復(fù)合增強(qiáng)材料等的重要基礎(chǔ)，目前國(guó)外，尤其是日本對(duì)陶瓷纖維及晶須增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料的研究極為重視，其研究主要集中于碳化硅及氮化硅； (5)、多孔陶瓷多孔陶瓷由于具有特殊結(jié)構(gòu)，所以引起了各界的重視； (6)、陶瓷與陶瓷或陶瓷與其它材料復(fù)

33、合陶瓷與陶瓷或陶瓷與其它材料復(fù)合(陶瓷纖維增強(qiáng)陶瓷，陶瓷纖維增強(qiáng)金屬)問題也是現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。 (7)、在非氮化物陶瓷中，目前國(guó)外研究最多的是陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，高壓熱交挽器及陶瓷刀具高壓熱交挽器及陶瓷刀具等； (8)、隨著生物化學(xué)，生物醫(yī)學(xué)這些新興學(xué)科的發(fā)展，生物陶生物陶瓷瓷的開發(fā)研究也變得越來越重要。5.2 5.2 氧化物基陶瓷復(fù)合材料氧化物基陶瓷復(fù)合材料JJJJ5.2.1 5.2.1 氧化鋁基復(fù)合材料氧化鋁基復(fù)合材料5.2.2 5.2.2 氧化鋯基復(fù)合材料氧化鋯基復(fù)合材料5.2.3 5.2.3 氧化鈦基復(fù)合材料氧化鈦基復(fù)合材料5.2.4 5.2.4 氧化鎂基復(fù)合材料氧化鎂基復(fù)合材料

34、5.2.1 5.2.1 氧化鋁基復(fù)合材料氧化鋁基復(fù)合材料 氧化鋁氧化鋁是氧化物精細(xì)陶瓷的代表性原料之一，具有一系列優(yōu)良性能，此外，它也是高溫耐火材料、磨料、磨具、激光材料以及氧化鋁寶石等的重要原料。一般有以下六大類：普通氧化鋁、低鈉氧化鋁、易燒結(jié)氧化鋁。高純氧化鋁、燒結(jié)氧化鋁和電熔氧化鋁。 氧化鋁陶瓷材料具有 優(yōu)良的絕緣性絕緣性，高頻損耗高頻損耗小小，高頻絕緣性好高頻絕緣性好 的特點(diǎn)； 不燃、不銹不燃、不銹，堅(jiān)固不易損壞 ，有著其它有機(jī)材料和金屬材料不可比擬的優(yōu)良性質(zhì)； 耐磨性好耐磨性好，其硬度與剛玉相同，達(dá)到 莫氏硬度九級(jí) ，耐磨性與超硬合金相匹敵。 耐熱耐熱性好性好，熱膨脹系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度

35、大，熱傳導(dǎo)率好 。 具有良好的 耐化學(xué)腐蝕性耐化學(xué)腐蝕性和熔融金屬性 。 氧化鋁氧化鋁陶瓷陶瓷規(guī)規(guī) 格格說說 明明用用 途途普通氧化鋁普通氧化鋁煅燒氧化鋁的總稱，煅燒氧化鋁的總稱，含含Na2O0.3%燒結(jié)、電熔氧化鋁、尖晶石、燒結(jié)、電熔氧化鋁、尖晶石、玻璃研磨材料、瓷器用原料玻璃研磨材料、瓷器用原料低鈉氧化鋁低鈉氧化鋁電子元件、火花塞、機(jī)械零電子元件、火花塞、機(jī)械零件、切削工具等件、切削工具等易燒結(jié)氧化鋁易燒結(jié)氧化鋁一般是低鈉的一般是低鈉的機(jī)械構(gòu)件、切削工具、電子機(jī)械構(gòu)件、切削工具、電子元件、耐火材料元件、耐火材料高純氧化鋁高純氧化鋁 純度在純度在99.9%以上以上透明氧化鋁、熒光材料（發(fā)透明

36、氧化鋁、熒光材料（發(fā)光材料）、切削工具、單晶、光材料）、切削工具、單晶、電子元件等電子元件等表表5-3 Al2O3粉末原料的種類與用途粉末原料的種類與用途氮化二鉻氮化二鉻- -氧化鋁復(fù)合材料氧化鋁復(fù)合材料中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（發(fā)明專利） 該發(fā)明專利是一種氮化二鉻氮化二鉻-氧化鋁（氧化鋁（Cr2N-Al2O3）復(fù)合材料復(fù)合材料。主要特征為：該Cr2N-Al2O3復(fù)合材料采用機(jī)械球磨的制備方法，將納米氧化鋁和納米氮化鉻粉體混合均勻，在氮?dú)鈿夥罩胁捎脽釅簾Y(jié)方法制得。在所制備的Cr2N-Al2O3復(fù)合材料中，Cr2N的含量為3vol.%-30vol.%，納米級(jí)到微米級(jí)的Cr2N顆粒均勻分散在A

37、l2O3基體中，密度接近理論密度，復(fù)合材料的室溫強(qiáng)度達(dá)700-800MPa，韌性4-4.8Mpa.m1/2，均較純Al2O3有明顯提高。 碳化鉻與碳氮化鈦顆粒彌散強(qiáng)韌化氧化鋁基碳化鉻與碳氮化鈦顆粒彌散強(qiáng)韌化氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料陶瓷復(fù)合材料許崇海、孫德明（發(fā)明專利）許崇海、孫德明（發(fā)明專利） 以Al2O3陶瓷為基體，同時(shí)添加Cr3C2和Ti(C，N)陶瓷硬質(zhì)顆粒作為彌散相，以Y2O3和MgO作為燒結(jié)助劑熱壓燒結(jié)而成。該Al2O3基陶瓷復(fù)合材料的組分組成為：Cr3C2為530，Ti(C，N)為530，Y2O3為0.22，MgO為0.21，其余為Al2O3。該發(fā)明的制備方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)

38、。與已有多相復(fù)合陶瓷相比，該發(fā)明的復(fù)合材料具有更好的綜合力學(xué)性能和優(yōu)良的耐磨損、耐腐蝕、抗氧化及抗熱震性能，可用于制作模具、刀具、噴嘴、耐磨耐蝕零部件等。 5.2.2 5.2.2 氧化鋯基復(fù)合材料氧化鋯基復(fù)合材料 以氧化鋯為主要成分的陶瓷。純氧化鋯(ZrO2)熔點(diǎn)2680，有單斜、四方、立方三種晶型。氧化鋯陶瓷具有耐高溫、耐磨、化學(xué)穩(wěn)定性好、離子導(dǎo)電性良好和常溫下不導(dǎo)電等特性。 可用于制作熔煉銥、鉑、鈀、銠等高熔點(diǎn)貴金屬的坩堝、承燒板、高溫發(fā)熱元件、測(cè)氧探頭、高溫電極材料(用于磁流體發(fā)電機(jī)組)、優(yōu)質(zhì)研磨體、刀具(永不生銹、耐磨、可帶電作業(yè))等。增韌氧化鋯陶瓷刀 高溫發(fā)熱元件坩堝氧化鋯陶瓷軸承氧

39、化鋯陶瓷軸承 表表5-4 ZrO2原料粉末的種類與用途原料粉末的種類與用途規(guī)規(guī) 格格說說 明明用用 途途單斜氧化鋯單斜氧化鋯用電熔法制得用電熔法制得耐火材料，顏料，研磨材料的耐火材料，顏料，研磨材料的原料原料用濕法制得，純度高用濕法制得，純度高（達(dá)（達(dá)99.5%）壓電元件、氧傳感器的原料和壓電元件、氧傳感器的原料和光學(xué)玻璃的添加劑光學(xué)玻璃的添加劑立方晶系立方晶系氧化鋯氧化鋯添加添加MgO、CaO、Y2O3作為穩(wěn)定劑通過作為穩(wěn)定劑通過固溶制得固溶制得主要用作主要用作CaO穩(wěn)定的電熔氧化穩(wěn)定的電熔氧化鍺，也用作特種陶瓷，耐火材鍺，也用作特種陶瓷，耐火材料的原料料的原料共沉淀法共沉淀法氧化鋯氧化鋯用

40、用Y2O3共沉淀制得共沉淀制得,純度高（純度高（99.9%），），晶粒粒徑?。ňЯＡ叫。?0nm）是精細(xì)陶瓷的一種令人矚目的是精細(xì)陶瓷的一種令人矚目的原料，能在較低溫度下，且能原料，能在較低溫度下，且能得到高的強(qiáng)度得到高的強(qiáng)度 以氧化鋯陶瓷材料為基體，以莫來石晶須為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。根據(jù)基體的結(jié)構(gòu)類型不同，可以分為莫來石晶須補(bǔ)強(qiáng)TZP陶瓷復(fù)合材料、莫來石晶須補(bǔ)強(qiáng)PSZ陶瓷復(fù)合材料兩類。氧化鋯基體的界面形成玻璃相，有利于致密化。莫來石晶須的加入可以大幅度提高氧化鋯陶瓷的高溫強(qiáng)度，而對(duì)室溫強(qiáng)度影響不大。例如在1600，200MPa，斷裂韌性為13.0MPam1/2，1000時(shí)的抗彎強(qiáng)度約為400

41、MPa。這類材料主要采用熱壓的方法制備。可以用于絕熱、耐磨等部件上。 莫來石晶須補(bǔ)強(qiáng)氧化鋯陶瓷基復(fù)合材料莫來石晶須補(bǔ)強(qiáng)氧化鋯陶瓷基復(fù)合材料 莫來石莫來石 莫來石莫來石是Al2O3 -SiO2二元系中常壓下唯一穩(wěn)定存在的二元化合物，天然莫來石非常少，通常用燒結(jié)法或電熔法等人工合成。 羥基磷灰石-二氧化鋯復(fù)合生物陶瓷材料及其制備方法 以二氧化鋯為基體中心層，并在其上下面分別鋪上按不同比例混合的二氧化鋯和羥基磷灰石的混合中間層，最外面鋪上一層純羥基磷灰石的表面層，形成一種梯度疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)；在鋼模中，在壓力為1030MPa下干壓成形，再在15001600高溫下無壓燒結(jié)，就可得到羥基磷灰石羥基磷灰石-二

42、氧化鋯復(fù)合生物二氧化鋯復(fù)合生物陶瓷材料陶瓷材料。該方法制得的復(fù)合材料，其抗彎強(qiáng)度為9001100MPa，斷裂韌性(K1C)為710MPam1/2，粗糙度為0.505.0m；該復(fù)合材料的生物相容性好，可以滿足人體不同部位的承載種植體的需要。 二氧化鈦二氧化鈦俗稱鈦白粉鈦白粉。是制造鈦酸鋇電容器陶瓷、熱敏陶瓷和壓電陶瓷等電子材料的重要原料。 納米氧化鈦是由高科技產(chǎn)品，按其晶相不同分為金紅石相和銳鈦礦相兩大系列。 金紅石相納米氧化鈦具有獨(dú)特的顆粒形狀、良好的分散性和極高的紫外屏蔽性能（經(jīng)紫外分光光度儀檢測(cè)，其紫外屏蔽率高達(dá)99.99%以上）?？蓮V泛應(yīng)用于空氣凈化、污水處理、抗菌陶（搪）瓷和工業(yè)催化等

43、領(lǐng)域。納米氧化鈦制品納米氧化鈦制品5.2.3 5.2.3 氧化鈦基復(fù)合材料氧化鈦基復(fù)合材料 摻雜納米二氧化鈦陶瓷膜的制備方法屬于納米材料領(lǐng)域。步驟如下：(1)在劇烈攪拌下將25-50mL鈦酸丁酯緩慢滴加到80-100mL無水乙醇中，經(jīng)10-30min攪拌，得溶液A；(2)將1.0-2.5檸檬酸緩慢加入A中，劇烈攪拌30-60min，得溶液B；(3)將去離子水和0.2-1.0氯化鋁溶液緩慢滴加到B中，劇烈攪拌40-60min，得膠體溶液；(4)以-Al2O3為骨料，添加成孔劑，粘結(jié)劑，擠壓成型后燒結(jié)成載體；(5)把干燥的-Al2O3陶瓷載體浸入膠體溶液中后取出；(6)陶瓷膜片在相對(duì)濕度為65及室

44、溫條件下干燥12-20小時(shí)；(8)然后在電阻爐中升至400-600并保持2小時(shí)，隨爐自然冷卻。本發(fā)明制備的摻雜納米二氧化鈦陶瓷膜高溫下性質(zhì)穩(wěn)定，明顯提高了TiO2光催化活性。 摻雜納米二氧化鈦陶瓷膜的制備方法摻雜納米二氧化鈦陶瓷膜的制備方法一種多孔二氧化鈦陶瓷的制備方法一種多孔二氧化鈦陶瓷的制備方法 本發(fā)明公開了一種多孔二氧化鈦陶瓷的制備方法。其特征為：(1)以球形聚甲基丙烯酸甲脂和TiO2為主要原料，聚乙烯亞胺和乙二醇為輔助原料；(2)將聚甲基丙烯酸甲脂和TiO2分別加蒸餾水制成懸浮液，并嚴(yán)格控制兩種懸浮液的pH值；在TiO2懸浮液中加入聚乙烯亞胺作它的分散劑并進(jìn)行超聲；將超聲好的TiO2懸

45、浮液慢慢地添加到聚甲基丙烯酸甲酯的懸浮液中，緩慢攪拌并加入乙二醇；(3)將上述混合后的懸浮液通過真空抽濾、干燥、煅燒的工藝，制備出孔徑尺寸可控，孔徑分布均勻的TiO2微米級(jí)多孔陶瓷。本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，容易控制；所制備的TiO2多孔陶瓷具有孔徑尺寸可控和孔徑均勻分布的特點(diǎn)。規(guī)規(guī) 格格說說 明明用用 途途輕燒氧化鎂輕燒氧化鎂用作合成橡膠的填料、制藥、鋼鐵用作合成橡膠的填料、制藥、鋼鐵冶煉的添加劑與鎂鐵氧體。冶煉的添加劑與鎂鐵氧體。純度有純度有98%、99%、99.9%幾種，幾種，而用于陶瓷的是純度為而用于陶瓷的是純度為99.9%輕燒氧化鎂輕燒氧化鎂重?zé)趸V重?zé)趸V用作耐火材料的原料

46、用作耐火材料的原料,引發(fā)劑載體、引發(fā)劑載體、填料等填料等重?zé)趸V重?zé)趸V電熔氧化鎂電熔氧化鎂用作耐火材料、電加熱器、熱電偶用作耐火材料、電加熱器、熱電偶的原料的原料電熔氧化鎂電熔氧化鎂表表5-5. MgO的的種類與用途種類與用途5.2.4 5.2.4 氧化鎂基復(fù)合材料氧化鎂基復(fù)合材料氧化鎂陶瓷產(chǎn)品氧化鎂陶瓷產(chǎn)品鈦酸鹽：鈦酸鹽： BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3等等鋯酸鹽：鋯酸鹽： BaZrO3、SrZrO3等等錫酸鹽：錫酸鹽： BaSnO3、CaSnO3、CdSnO3 等等鈮酸鹽：鈮酸鹽： LiNbO3、KNbO3等等銻酸鹽：銻酸鹽： BaSb2O6、SrSb2O6、

47、MgSb2O6等等鋁酸鹽：鋁酸鹽： 尖晶石尖晶石MgAl2O4鋁硅酸鹽：莫來石鋁硅酸鹽：莫來石3Al2O3?2SiO2堇青石：堇青石： 2MgO?2Al2O3?5SiO2PZT鋯鈦酸鉛：鋯鈦酸鉛：PbTiO3與與BaTiO3形成的連續(xù)固溶體形成的連續(xù)固溶體復(fù)合氧化物復(fù)合氧化物復(fù)合陶瓷復(fù)合陶瓷 由兩種或兩種以上的化合物構(gòu)成的復(fù)合陶瓷復(fù)合陶瓷。例如，由氧化鋁和氧化鎂結(jié)合而成的鎂鋁尖晶石陶鎂鋁尖晶石陶瓷瓷，由氮化硅和氧化鋁結(jié)合而成的氧氮化硅鋁陶瓷氧氮化硅鋁陶瓷，由氧化鉻、氧化鑭和氧化鈣結(jié)合而成的鉻酸鑭鈣陶鉻酸鑭鈣陶瓷瓷，由氧化鋯、氧化鈦、氧化鉛、氧化鑭結(jié)合而成的鋯鈦酸鉛鑭（鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）陶瓷

48、）陶瓷等等。 氧化鋯復(fù)合陶瓷微珠氧化鋯復(fù)合陶瓷微珠 氧化鋁復(fù)合陶瓷刀片 5.3 5.3 非氧化物基陶瓷復(fù)合材料非氧化物基陶瓷復(fù)合材料JJJJ5.3.1 5.3.1 碳化物基復(fù)合材料碳化物基復(fù)合材料5.2.2 5.2.2 氮化物基復(fù)合材料氮化物基復(fù)合材料5.2.3 5.2.3 硼化物基復(fù)合材料硼化物基復(fù)合材料5.2.4 5.2.4 硅化物基復(fù)合材料硅化物基復(fù)合材料碳化硅碳化硅-SiC非晶碳化硅非晶碳化硅SiC5.3.1 5.3.1 碳化物基復(fù)合材料碳化物基復(fù)合材料特點(diǎn)：很高的熔點(diǎn)、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、高硬度、高抗氧化能力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性。種類：SiC、B4C、WC、TiC、TaC、HfC、Z

49、rC等晶須放大照片晶須放大照片碳化硅晶須樣品碳化硅晶須樣品碳化硅（碳化硅（S Si iC C）是一種非常硬而）是一種非常硬而脆的材料。在還原氣氛中，碳脆的材料。在還原氣氛中，碳化硅具有很好的耐燒蝕與化學(xué)化硅具有很好的耐燒蝕與化學(xué)腐蝕能力。腐蝕能力。碳化硅陶瓷的特點(diǎn)碳化硅陶瓷的特點(diǎn) 高溫強(qiáng)度高，在高溫強(qiáng)度高，在14001400時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持在時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持在500500600MPa600MPa，而其它陶瓷材料到，而其它陶瓷材料到120012001400 1400 時(shí)強(qiáng)度水平顯著降低。時(shí)強(qiáng)度水平顯著降低。 具有很高的熱傳導(dǎo)能力，在陶瓷中僅次于氧化具有很高的熱傳導(dǎo)能力，在陶瓷中僅次于氧化鈹陶瓷。

50、鈹陶瓷。 具有較好的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性和抗具有較好的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性和抗蠕變性能蠕變性能。5.3.1 5.3.1 碳化物基復(fù)合材料碳化物基復(fù)合材料碳化硅陶瓷的應(yīng)用碳化硅陶瓷的應(yīng)用研磨球研磨球噴嘴噴嘴 陶瓷泵陶瓷泵密封件密封件反應(yīng)燒結(jié)碳化硅產(chǎn)品性能反應(yīng)燒結(jié)碳化硅產(chǎn)品性能 反應(yīng)燒結(jié)碳化硅產(chǎn)品具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、耐高溫、耐腐蝕、抗熱震性好、導(dǎo)熱系數(shù)大以及良好的抗氧化性等優(yōu)越的性能。因此這種材料可制成多種幾何形狀和不同用途的產(chǎn)品。 產(chǎn)品主要有：方梁、棍棒、噴火咀、輻射管、熱電偶保護(hù)套管 噴砂咀、耐磨件、脫硫噴咀、匣缽、坩堝、密封件以及特殊形狀的耐磨結(jié)構(gòu)件等 碳化硅陶瓷基復(fù)合材

51、料碳化硅陶瓷基復(fù)合材料是一種新型制動(dòng)材料。20世紀(jì)90年代中期，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開始進(jìn)行將碳化硅陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用于制動(dòng)領(lǐng)域的研究，現(xiàn)已經(jīng)成為高性能制動(dòng)材料的個(gè)重要方向。2001年波爾舍汽車公司生產(chǎn)出碳化硅陶瓷基復(fù)合材料陶瓷制動(dòng)盤制動(dòng)盤，與金屬制動(dòng)材料相比質(zhì)量減輕了50，而有效摩擦力提高了25。英國(guó)SAB Wabco公司已經(jīng)研制出了碳化硅碳化硅陶瓷基復(fù)合材料制動(dòng)閘瓦陶瓷基復(fù)合材料制動(dòng)閘瓦，試用于法國(guó)TGVNG高速列車。日本新干線正在試用碳化硅陶瓷基復(fù)合構(gòu)料的制動(dòng)閘瓦。 5.2.2 5.2.2 氮化物基復(fù)合材料氮化物基復(fù)合材料高導(dǎo)熱氮化鋁高導(dǎo)熱氮化鋁基復(fù)相陶瓷基復(fù)相陶瓷 由于結(jié)合鍵強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的影

52、響，氮化物具有硬度高、熔點(diǎn)高、相對(duì)密度小、熱穩(wěn)定性好和熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)。氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅產(chǎn)品氮化硅產(chǎn)品氮化硅刀具氮化硅刀具 強(qiáng)度高，反應(yīng)燒結(jié)氮化硅室溫抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度高，反應(yīng)燒結(jié)氮化硅室溫抗彎強(qiáng)度為為200 MPa200 MPa，到，到1200-13501200-1350仍保持較高仍保持較高強(qiáng)度。熱壓氮化硅室溫抗彎強(qiáng)度可達(dá)強(qiáng)度。熱壓氮化硅室溫抗彎強(qiáng)度可達(dá)500 MPa500 MPa； 抗熱震性能和抗高溫蠕變性能比其它陶抗熱震性能和抗高溫蠕變性能比其它陶瓷材料好；瓷材料好； 硬度高，摩擦系數(shù)低，為硬度高，摩擦系數(shù)低，為0.1-0.20.1-0.2，是，是一種極其優(yōu)良的耐磨材料；一種極其優(yōu)

53、良的耐磨材料； 具有自潤(rùn)滑性，可在無潤(rùn)滑的磨損條件具有自潤(rùn)滑性，可在無潤(rùn)滑的磨損條件下工作。下工作。氮化硅陶瓷的特點(diǎn)氮化硅陶瓷的特點(diǎn) 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷是一種燒結(jié)時(shí)不收縮的無機(jī)材料。它是用硅粉作原料，先用通常成型的方法做成所需的形狀，在氮?dú)庵屑暗母邷叵逻M(jìn)行初步氮化，使其中一部分硅粉與氮反應(yīng)生成氮化硅。然后在的高溫爐中進(jìn)行第二次氮化，反應(yīng)成氮化硅。用熱壓燒結(jié)法可制得達(dá)到理論密度的氮化硅。 氮化硅的強(qiáng)度很高，尤其是熱壓氮化硅熱壓氮化硅，是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一。它極耐高溫，強(qiáng)度一直可以維持到的高溫而不下降，受熱后不會(huì)熔成融體，一直到才會(huì)分解，并有驚人的耐化學(xué)腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機(jī)酸和以下的

54、燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)酸的腐蝕；同時(shí)又是一種高性能電絕緣材料。 氮化硅由于具有高強(qiáng)度、高耐磨性、低密度（輕量化）、耐熱化、耐腐蝕性等優(yōu)良性能，所以適用于制造渦輪加料機(jī)葉輪、搖臂式燒嘴、輔助燃燒室等汽車用陶瓷部件。這些部件要求復(fù)雜的形狀、高精度尺寸和高可靠性。不允許有內(nèi)在缺陷（裂紋、氣孔、異物等）和表面缺陷。 5.2.3 5.2.3 硼化物基復(fù)合材料硼化物基復(fù)合材料 過渡金屬硼化物具有高電導(dǎo)、高熔點(diǎn)、高硬度和高穩(wěn)定性。比較高的熱傳導(dǎo)性和強(qiáng)度，使其熱穩(wěn)定性比較好。抗蠕變性很好。導(dǎo)電復(fù)合陶導(dǎo)電復(fù)合陶瓷蒸發(fā)舟瓷蒸發(fā)舟 硅化物陶瓷硅化物陶瓷硫化物硫化物陶瓷陶瓷 硅化物陶瓷既具有金屬導(dǎo)電性又有半導(dǎo)體性，

55、其抗氧化性比較好，在常溫下硬而脆，熱導(dǎo)率較高，有良好的熱穩(wěn)定性。硫化物是金屬或半金屬元素與硫結(jié)合而成的天然化合物。絕大部分是熱液作用的產(chǎn)物。如CdS，用其制備的陶瓷具有光傳導(dǎo)性，用作光敏材料和太陽(yáng)能電池。表表5-6 各種非氧化物陶瓷的特性各種非氧化物陶瓷的特性J5.4 5.4 碳碳/ /碳復(fù)合材料（碳復(fù)合材料（C/CC/C） 碳碳/碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料（C/C）是由碳纖維及其制品（碳?xì)帧⑻疾嫉龋┰鰪?qiáng)的碳基復(fù)合材料。一般C/C是由碳纖維及其制品作為預(yù)制體，通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）或液態(tài)樹脂、瀝青浸漬碳化法獲得C/C的基體碳來制備的。CVD法得到基體碳為沉積碳，采用樹脂或?yàn)r青碳化得到的基體碳分別為樹脂碳和瀝青碳。1963年，日本大谷杉郎成功地研制出瀝青基碳纖維，使制造高年，日本大谷杉郎成功地研制出瀝青基碳纖維，使制造高模、高強(qiáng)、低成本的碳纖維等成為可能，極大促進(jìn)了碳碳復(fù)合模、高強(qiáng)、低成本的碳纖維等成為可能，極大促進(jìn)了碳碳復(fù)合材料的研制。材料的研制。六十年代末期，美國(guó)已成功地將碳碳復(fù)合材料用于火箭噴管，六十年代末期，美國(guó)已成功地將碳碳復(fù)合材料