《20 陶瓷材料》講義

《20陶瓷材料》講義一、知識梳理（一）陶瓷材料的認識1、什么是陶瓷材料同學們，咱們日常生活中能看到很多陶瓷制品呢，像家里的碗、花瓶，還有瓷磚。陶瓷材料就是用天然的或者人工合成的粉狀原料，經過成型和高溫燒結制成的材料。它的種類可多啦，有傳統(tǒng)的陶瓷，像咱們老祖宗傳下來的那些精美的瓷器；還有現(xiàn)代的陶瓷，功能可強大了。那傳統(tǒng)陶瓷的原料主要是黏土、石英、長石這些天然礦物。比如說做碗的陶瓷，就是把黏土捏成碗的形狀，然后放在窯里高溫燒制出來的?，F(xiàn)代陶瓷就不一樣啦，它會加入一些特殊的成分，像氧化物、氮化物之類的，來讓它具備特殊的性能。2、陶瓷材料的特性硬度高大家想想看，咱們用陶瓷做的碗，用刀去劃它，是不是很難劃出痕跡呀？這就是因為陶瓷材料的硬度很高。它比很多金屬都硬呢。比如說，咱們廚房用的金屬刀具，如果不小心碰到陶瓷碗，刀具可能會受損，但是陶瓷碗基本不會有什么大問題。耐高溫這陶瓷材料啊，特別耐高溫。就像窯里燒制陶瓷的時候，溫度很高很高，陶瓷都能承受得住。在一些高溫的工業(yè)環(huán)境里，像燒制玻璃的窯爐里面，也會用到陶瓷材料，因為普通的金屬材料在那么高的溫度下早就熔化或者變形了，但是陶瓷不會?；瘜W穩(wěn)定性好陶瓷材料不容易和其他物質發(fā)生化學反應。比如說，咱們把醋倒在陶瓷碗里，陶瓷碗不會像有些金屬容器那樣被腐蝕。這是因為陶瓷的化學性質很穩(wěn)定，它不會和酸、堿這些常見的化學物質輕易地發(fā)生反應。絕緣性好同學們知道電是很危險的東西，有些材料能導電，有些材料不能導電。陶瓷就是那種不能導電的材料，它的絕緣性很好。在電器里面，有很多地方會用到陶瓷材料來做絕緣部件，像電線的瓷絕緣子，就是為了防止電流傳到其他地方去，保證用電安全。（二）陶瓷材料的制作過程1、原料準備就像咱們前面說的，首先要準備原料。傳統(tǒng)陶瓷的原料要進行挑選和加工，把黏土里面的雜質去掉，石英、長石也要磨成很細很細的粉末?，F(xiàn)代陶瓷的原料就更講究啦，要精確地按照配方來調配各種成分的粉末。2、成型原料準備好了，就要把它做成想要的形狀。這就有很多方法啦，比如可以用手工捏制成型，就像做小泥人一樣，不過做陶瓷的時候要捏得更精細些。還有一種方法叫注漿成型，就像把泥漿灌到模具里，等泥漿里的水被吸收或者蒸發(fā)掉一部分后，就會在模具里留下一層泥殼，這個泥殼就是咱們想要的陶瓷形狀啦。還有一種是壓制成型，把粉末原料放在模具里，用壓力把它壓成一定的形狀。3、干燥成型后的陶瓷坯體里面還有很多水分呢，這時候就要把它干燥。就像咱們洗完衣服要晾干一樣，不過陶瓷坯體的干燥要更小心，要慢慢地讓水分散發(fā)出去，要是干燥得太快，坯體可能會開裂。一般會放在通風良好的地方慢慢干燥。4、燒制干燥后的陶瓷坯體就可以燒制啦。燒制的溫度很高，而且不同的陶瓷材料燒制的溫度也不一樣。傳統(tǒng)陶瓷燒制的時候，溫度可能在幾百攝氏度到一千多攝氏度不等?，F(xiàn)代陶瓷有的可能需要更高的溫度。在燒制的過程中，坯體里面的物質會發(fā)生一些變化，就像魔術一樣，最后變成堅硬的陶瓷。（三）陶瓷材料的應用1、在日常生活中的應用咱們前面說過碗、花瓶、瓷磚這些都是陶瓷在日常生活中的應用。還有像衛(wèi)生間里的馬桶、洗手盆，很多也是陶瓷做的。陶瓷做的這些東西又美觀又耐用，而且還容易清洗呢。2、在工業(yè)中的應用在工業(yè)上，陶瓷材料可發(fā)揮了大作用。除了前面說的在窯爐里做耐高溫的部件，還可以做刀具。有些陶瓷刀具特別鋒利，而且不容易磨損，在加工一些硬度高的材料的時候特別好用。還有在汽車發(fā)動機里面，也會用到陶瓷材料，因為它耐高溫，能提高發(fā)動機的性能呢。3、在高科技領域的應用在高科技領域，陶瓷材料更是大顯身手。比如說在航天領域，陶瓷材料可以用來做航天飛機的隔熱瓦，在飛船返回地球的時候，外面溫度特別高，陶瓷隔熱瓦就能保護飛船里面的設備和宇航員不被高溫燒壞。還有在電子行業(yè)，陶瓷可以做集成電路的基板，因為它絕緣性好，能讓電子元件穩(wěn)定地工作。二、重點難點（一）重點1、陶瓷材料的特性同學們一定要記住陶瓷材料硬度高、耐高溫、化學穩(wěn)定性好、絕緣性好這些特性哦。這是陶瓷材料區(qū)別于其他材料很重要的地方。比如說，在做選擇題或者簡答題的時候，如果問你陶瓷材料有什么特點，你就能準確地回答出來。2、陶瓷材料的制作過程這個制作過程也是很重要的知識點呢。從原料準備到成型、干燥再到燒制，每個環(huán)節(jié)都有它的講究。大家可以想象一下自己做陶瓷的過程，這樣就能更好地記住啦。3、陶瓷材料的應用了解陶瓷材料在日常生活、工業(yè)和高科技領域的應用，能讓咱們更好地認識到陶瓷材料的重要性。在生活中看到一些東西的時候，就可以想一想，這里面有沒有用到陶瓷材料呢？（二）難點1、陶瓷材料現(xiàn)代制作工藝中的特殊成分和精確配比現(xiàn)代陶瓷材料在制作的時候會加入一些特殊的成分，像氧化物、氮化物這些。而且這些成分的配比要很精確，這對于咱們同學來說可能有點難理解。不過大家可以把它想象成做蛋糕，蛋糕的原料配比不對的話，蛋糕就做不好，陶瓷材料也是一樣的道理。2、陶瓷材料在高科技領域應用的原理像陶瓷材料在航天飛機上做隔熱瓦，它是怎么隔熱的呢？這涉及到一些比較復雜的物理和化學原理。同學們可能會覺得有點頭疼，不過沒關系，咱們只要大概了解是因為陶瓷材料的一些特殊性能，比如它的低導熱性等，能阻止熱量傳遞就好啦。三、互動環(huán)節(jié)1、提問老師來問個問題啊，同學們想一想，咱們家里還有哪些東西是陶瓷做的呢？（讓同學們舉手回答，根據(jù)回答情況給予肯定和補充）那誰能說一說陶瓷材料為什么能在窯爐里使用而不會被燒壞呢？（引導同學回答陶瓷材料耐高溫的特性）2、小組討論現(xiàn)在咱們分成小組討論一下。如果讓你們自己設計一個陶瓷制品，你們會做什么呢？在制作過程中，你們覺得哪個環(huán)節(jié)是最重要的呢？（每個小組討論后，派代表發(fā)言，老師進行總結和評價）四、例題分析（一）選擇題1、陶瓷材料的以下特性中，哪一個使得它可以用于做電線的絕緣子（）A.硬度高B.耐高溫C.化學穩(wěn)定性好D.絕緣性好答案：D。因為電線的絕緣子需要防止電流傳導，而陶瓷材料絕緣性好，所以能用于做電線的絕緣子。2、陶瓷材料在制作過程中，干燥這個環(huán)節(jié)很重要，主要是因為（）A.干燥可以讓陶瓷變得更硬B.干燥能去除雜質C.如果干燥不好，坯體容易開裂D.干燥后才能進行燒制答案：C。干燥的目的是讓成型后的陶瓷坯體中的水分慢慢散發(fā)出去，如果干燥得太快，坯體可能會開裂，這是干燥環(huán)節(jié)重要的原因。（二）簡答題1、請簡述陶瓷材料的制作過程。答案：首先是原料準備，傳統(tǒng)陶瓷挑選和加工黏土、石英、長石等原料，現(xiàn)代陶瓷精確調配各種成分的粉末；然后是成型，有手工捏制、注漿成型、壓制成型等方法；接著是干燥，把成型后的坯體放在通風良好的地方慢慢干燥；最后是燒制，在高溫下燒制