《功能陶瓷材料》教學(xué)大綱

1、功能陶瓷材料課程教學(xué)大綱課程代碼：INME2011課程類別：專業(yè)教學(xué)課程授課對(duì)象：無機(jī)非金屬材料專業(yè)開課學(xué)期：秋季學(xué) 分：2學(xué)分指定教材：曲遠(yuǎn)方，功能陶瓷材料，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年一、教學(xué)目的：掌握典型無機(jī)材料的組成、結(jié)構(gòu)、工藝與材料性質(zhì)的關(guān)系；生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)掌握的重要關(guān)鍵技術(shù)，了解生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題和解決方法；了解新材料和新應(yīng)用，研究新材料的基礎(chǔ)理論和方法，陶瓷材料和元件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)原理和生產(chǎn)工藝等；使學(xué)生具備進(jìn)行功能材料制備和應(yīng)用的基本能力，并對(duì)無機(jī)功能材料的最新進(jìn)展做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。二、課程內(nèi)容第一章 緒論1、功能陶瓷的基本概念；功能陶瓷的工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)2、教學(xué)要點(diǎn) 1）功能陶瓷的基本

2、概念定義；特點(diǎn)-與日用陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷等相區(qū)別；具有電、磁、光、聲、超導(dǎo)、化學(xué)、生物等特性；具有相互轉(zhuǎn)化功能)；2）主要應(yīng)用領(lǐng)域及分類（按照功能分為電子陶瓷，光學(xué)功能陶瓷，生物/抗菌陶瓷，多孔陶瓷等）；3）功能陶瓷的工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)-“五化”；第二章 功能陶瓷的基本性質(zhì)1、電學(xué)性質(zhì)；成型前后工藝關(guān)系；成型特點(diǎn)。2、教學(xué)要點(diǎn) 1）電學(xué)性質(zhì)電導(dǎo)率（電導(dǎo)率的表征；導(dǎo)電機(jī)制包括離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)）；介電常數(shù)（極化現(xiàn)象；極化強(qiáng)度；陶瓷材料的極化形式-快極化；慢極化）；介質(zhì)損耗（損耗及產(chǎn)生原因；無機(jī)材料的損耗形式-電導(dǎo)損耗、松弛極化損耗、電離損耗和結(jié)構(gòu)損耗、松弛極化損耗；離子晶體的損耗及應(yīng)用場(chǎng)合-結(jié)構(gòu)緊密的晶體

3、、結(jié)構(gòu)不緊密的晶體、固溶體；玻璃的損耗及應(yīng)用場(chǎng)合；陶瓷的損耗及改善、降低損耗的思路）；絕緣強(qiáng)度（弱電場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)、擊穿、擊穿電壓、抗電強(qiáng)度）；擊穿的形式（電擊穿、熱擊穿、化學(xué)擊穿）2）磁學(xué)性質(zhì)鐵氧體及特點(diǎn)；磁性分類（按磁導(dǎo)率分-順磁體、抗磁體、鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性；按磁學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用情況分-軟磁、永磁、旋磁、矩磁、壓磁）3）光學(xué)性質(zhì)定義及應(yīng)用舉例；陶瓷的透光性（1、透光性和透明性；2、透明陶瓷；3、提高陶瓷材料透光性的措施）4）耦合性質(zhì)定義及應(yīng)用舉例；應(yīng)用舉例第三章 功能陶瓷的生產(chǎn)工藝1、備料工藝；粉料的制備；坯料的處理；成型；干燥和排塑；燒成；陶瓷材料的精加工；陶瓷材料的金屬化和封接2、教

4、學(xué)要點(diǎn) 1）備料工藝原料的預(yù)處理（合成）-預(yù)燒的作用；預(yù)合成的目的2）粉料的制備物理方法（a, 滾動(dòng)式球磨；b, 振動(dòng)磨；c, 行星磨；d, 攪拌球磨；e, 氣流粉碎；f, 高能球磨）；化學(xué)法（a, 固相法-熱分解法、固相反應(yīng)法、火花放電法、溶出法；b, 液相法-共沉淀法、水解法、噴霧法、水/溶劑熱法、溶膠-凝膠法；c, 氣相法-化學(xué)氣相反應(yīng)法、化學(xué)氣相凝聚法、濺射法、氣體中蒸發(fā)法3）坯料的處理原料預(yù)處理；混料（a, 加料次序； b, 加料方法）；造粒4）成型注漿成型；可塑法成型；干壓成型；其它（a, 流延成型；b, 印刷成型；c, 等靜壓成型；d, 注射成型；e, 原位凝固成型；f, 快速原

5、型制造技術(shù)）5）干燥和排塑干燥；排塑（a, 目的；b, 作用；c, 溫度制度的控制；d, 吸附劑的作用）6）燒成燒成制度；燒結(jié)方法（a, 常壓燒結(jié)；b, 熱壓燒結(jié)；c, 熱等靜壓燒結(jié)；d, 氣氛燒結(jié)；e，其它）7) 陶瓷材料的精加工定義；陶瓷的加工機(jī)理；精加工方法8）陶瓷材料的金屬化和封接陶瓷的金屬化（a, 定義；b, 金屬化的原因）；常用金屬化方法第四章 絕緣陶瓷1、分類及性能要求；鎂質(zhì)瓷；2、教學(xué)要點(diǎn) 分類及性能要求；鎂質(zhì)瓷（定義及分類、滑石瓷-原料；生產(chǎn)工藝（滑石的預(yù)燒，防止滑石瓷的老化，滑石瓷的燒結(jié)）第五章 電容器陶瓷1、非鐵電電容器陶瓷；鐵電電容器陶瓷；反鐵電電容器陶瓷；半導(dǎo)體電容器

6、陶瓷；2、教學(xué)要點(diǎn) 1) 非鐵電電容器陶瓷概述(分類；溫度補(bǔ)償型電容器及特點(diǎn)；溫度穩(wěn)定型電容器及特點(diǎn))；金紅石瓷（特點(diǎn)；金紅石瓷的配方；工藝控制）；鈦酸鹽瓷（鈦酸鈣瓷-結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；配方；生產(chǎn)工藝）；鈦酸鍶瓷；鈦酸鎂瓷；鋯酸鹽瓷-鋯酸鈣瓷；鋯酸鍶瓷；錫酸鹽瓷；鈮酸鹽瓷-鈮鉍鎂系統(tǒng)；鈮鉍鋅系統(tǒng)）2）鐵電電容器陶瓷BaTiO3晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（BaTiO3晶體的原子結(jié)構(gòu)；BaTiO3晶體的電疇結(jié)構(gòu)）；BaTiO3基陶瓷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（結(jié)構(gòu)；鐵電性的介電-溫度特性）；BaTiO3基電容器陶瓷的制造工藝（鐵電電容器陶瓷性能要求；生產(chǎn)工藝；配方）3）反鐵電電容器陶瓷反鐵電電容器陶瓷的特性和用途；反鐵電電容器陶

7、瓷的制備4）半導(dǎo)體電容器陶瓷原理；BaTiO3基陶瓷半導(dǎo)化機(jī)理；表面層陶瓷電容器-途徑；改善電容器耐電特性應(yīng)采取的方法；晶界層陶瓷電容器-晶界層絕緣層形成機(jī)理；晶界層陶瓷電容器的特性與分類；晶界層陶瓷電容器的工藝特點(diǎn)第六章 壓電陶瓷1、結(jié)構(gòu)和壓電性；壓電陶瓷的性能參數(shù)與壓電方程；壓電陶瓷材料；壓電陶瓷的生產(chǎn)；壓電陶瓷的應(yīng)用2、教學(xué)要點(diǎn) 1）結(jié)構(gòu)和壓電性鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)、溫度、自發(fā)極化與壓電性2） 壓電陶瓷的性能參數(shù)與壓電方程彈性常數(shù)；機(jī)械品質(zhì)因數(shù)；壓電常數(shù)與壓電方程；機(jī)電耦合系數(shù)3） 壓電陶瓷材料BaTiO3系壓電陶瓷；PbTiO3-PbZrO3系壓電陶瓷；PbTiO3陶瓷；三元系壓電陶瓷

8、4）壓電陶瓷的生產(chǎn)材料的制備；預(yù)燒；成型與排塑；燒結(jié)；被銀；極化5）壓電陶瓷的應(yīng)用在高電壓發(fā)生裝置上的應(yīng)用；在電聲設(shè)備上的應(yīng)用；在計(jì)測(cè)儀器上的應(yīng)用；在水聲設(shè)備上的應(yīng)用；在超聲儀器上的應(yīng)用；在壓電濾波器上的應(yīng)用第七章 磁性陶瓷1、磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)；鐵氧體的制備；鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)與性能；鐵氧體類型及用途；2、教學(xué)要點(diǎn) 1）鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)尖晶石型鐵氧體；磁鉛石型鐵氧體；石榴石型鐵氧體2）鐵氧體的制備多晶鐵氧體的生產(chǎn)工藝（原料要求；預(yù)燒及燒結(jié)）；鐵氧體薄膜的制備（鐵氧體單晶薄膜的制備；鐵氧體多晶薄膜的制備3）鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)與性能晶粒大小；氣孔；其它-晶界，晶界夾雜物4）鐵氧體類型及用途軟磁鐵氧體（軟磁鐵氧體特性；軟磁鐵氧體的配方；配方中主要化學(xué)成分含量與磁特性；摻雜組分對(duì)物理性能的影響-礦化劑；助熔劑；外加劑；軟磁鐵氧體的燒結(jié)）；硬磁鐵氧體；旋磁鐵氧體；矩磁鐵氧體；磁泡；磁光材料三、各章課時(shí)分配表 章序號(hào)章內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)1緒論22功能陶瓷的基本性質(zhì)43功能陶瓷的生產(chǎn)工藝84絕緣陶瓷65電容器陶瓷86壓電陶瓷67磁性陶瓷2總 計(jì)36參考書目（五號(hào)黑體）1、 李世普主編，特種陶瓷工藝學(xué)，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，19902、 李世普等譯， 英國(guó)A，J，Mouls on和J, M, Herbert著，電子陶瓷材料性能，應(yīng)用 武漢工業(yè)大學(xué)出版社，19933、 華南工業(yè)學(xué)院等編，陶瓷