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1、课程名称：陶瓷材料学课程名称：陶瓷材料学 n n 参考教材：参考教材：特种陶瓷工艺学特种陶瓷工艺学 n n 授课老师：杨连威授课老师：杨连威 n n 学时：学时：32h32h n n 考核方式：闭卷考试考核方式：闭卷考试 n n 电子邮箱：电子邮箱：yllw0 yllw0 n n 办公室：综合实验楼办公室：综合实验楼308#308# n n 联系方式：联系方式：1503237036015032370360 0335-8050104 0335-8050104 教学内容教学内容 n n 绪论绪论 n n 第一篇第一篇 特种陶瓷生产工艺原理特种陶瓷生产工艺原理 n n 包括三章包括三章( (粉体、成
2、型、烧结）粉体、成型、烧结） n n 第二篇第二篇 高温结构陶瓷高温结构陶瓷 n n 包括三章包括三章（氧化物、非氧、复合）（氧化物、非氧、复合） n n 第三篇第三篇 功能陶瓷功能陶瓷 n n 包括七章包括七章（电介质、铁电、敏感、导（电介质、铁电、敏感、导 电、超导、磁性、金属化封装）电、超导、磁性、金属化封装） 绪论绪论 补充陶瓷补充陶瓷 n n 一一 陶瓷简介陶瓷简介 n n 二二 陶瓷的过去陶瓷的过去 n n 三三 陶瓷的现在陶瓷的现在 n n 四四 陶瓷的未来陶瓷的未来 一一 陶瓷简介陶瓷简介 什么叫什么叫 陶瓷？陶瓷？ 陶？陶？ 瓷？瓷？ 一、陶瓷的定义一、陶瓷的定义 n n 陶
3、瓷是陶瓷是陶器陶器和瓷器的总称。和瓷器的总称。 n n 发明时间发明时间 陶瓷：约陶瓷：约1170011700年前。年前。 瓷器：约瓷器：约20002000年前。年前。 n n 陶瓷的特性：陶瓷的特性： 与金属、高分子材料比较，具有高硬度、与金属、高分子材料比较，具有高硬度、 耐磨、绝缘、抗腐蚀等特点，耐磨、绝缘、抗腐蚀等特点， 但是脆性但是脆性 大。大。 陶瓷简介陶瓷简介 陶器陶器 n n 陶器是指以粘土为原料，加水混和后，制成各种器物，干燥后经火陶器是指以粘土为原料，加水混和后，制成各种器物，干燥后经火 焙烧（焙烧（80010008001000） ，产生质的变化，形成陶器。，产生质的变化，
4、形成陶器。 n n 特点：坯体不透明，有微孔，具有吸水性。距今有特点：坯体不透明，有微孔，具有吸水性。距今有1170011700年的历史。年的历史。 n n 品种有灰陶、红陶、白陶、彩陶和黑陶等。品种有灰陶、红陶、白陶、彩陶和黑陶等。 瓷器瓷器 n n 瓷器是一种由瓷石、高岭土等组成，外表施有瓷器是一种由瓷石、高岭土等组成，外表施有 釉或彩绘的物器。瓷器的成形要通过在窑内经釉或彩绘的物器。瓷器的成形要通过在窑内经 过高温（约过高温（约12001200-1400-1400）烧制，瓷器表面的）烧制，瓷器表面的 釉色会因为温度的不同从而发生各种化学变化釉色会因为温度的不同从而发生各种化学变化 。 n
5、 n 烧结的瓷器胎一般仅含烧结的瓷器胎一般仅含3%3%不到的铁元素，且不到的铁元素，且 不透水，因其较为低廉的成本和耐磨不透水的不透水，因其较为低廉的成本和耐磨不透水的 特性广为世界各地的民众所使用。特性广为世界各地的民众所使用。 思考？思考？ 陶器与瓷器的区别？陶器与瓷器的区别？ 陶器陶器 瓷器瓷器 瓷器瓷器 陶器陶器 陶与瓷的断面比较陶与瓷的断面比较 陶器的断面陶器的断面 瓷器的断面瓷器的断面 陶器与瓷器的区别主要有如下几点：陶器与瓷器的区别主要有如下几点： n n 一、使用原料不同一、使用原料不同 陶器使用一般黏土即可制坯烧成，陶器使用一般黏土即可制坯烧成， 瓷器则需要选择特定的材料，以
6、高岭上作坯。烧成温度瓷器则需要选择特定的材料，以高岭上作坯。烧成温度 在陶器所需要的温度阶段，则可成为陶器，例如古代的白在陶器所需要的温度阶段，则可成为陶器，例如古代的白 陶就是如此烧成的。陶就是如此烧成的。 高岭土在烧制瓷器所需要的温度下，所制的坯体则成为高岭土在烧制瓷器所需要的温度下，所制的坯体则成为 瓷器。但是一般制作陶器的黏土制成的坯体，在烧到瓷器。但是一般制作陶器的黏土制成的坯体，在烧到 12001200时，则不可能成为瓷器，会被烧熔为玻璃质。时，则不可能成为瓷器，会被烧熔为玻璃质。 二、烧成温度不同二、烧成温度不同 陶器烧成温度一般都低于瓷器，最低甚至达到陶器烧成温度一般都低于瓷器
7、，最低甚至达到800800以以 下，最高可达下，最高可达11001100左右。左右。 瓷器的烧成温度则比较高，大都在瓷器的烧成温度则比较高，大都在12001200以上，甚至有的以上，甚至有的 达到达到14001400左右。左右。 三、三、坚硬程度不同坚硬程度不同 陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，敲击时声音发陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，敲击时声音发 闷，胎体硬度较差，有的甚至可以用钢刀划出沟痕。瓷器闷，胎体硬度较差，有的甚至可以用钢刀划出沟痕。瓷器 的烧成温度高，胎体基本烧结，敲击时声音清脆，胎体表的烧成温度高，胎体基本烧结，敲击时声音清脆，胎体表 面用一般钢刀很难划出沟痕。面用一般钢刀
8、很难划出沟痕。 四、釉料不同四、釉料不同 陶器有不挂釉和挂釉的两种。陶器有不挂釉和挂釉的两种。 挂釉的陶器釉料在较低的烧成温度时即可熔融。挂釉的陶器釉料在较低的烧成温度时即可熔融。 瓷器的釉料有两种，既可在高温下与胎体一次烧成，也瓷器的釉料有两种，既可在高温下与胎体一次烧成，也 可在高可在高 温素烧胎上再挂低温釉，第二次低温烧成。温素烧胎上再挂低温釉，第二次低温烧成。 1 1、陶瓷是生活和现代化建设中不可缺少的材料、陶瓷是生活和现代化建设中不可缺少的材料 之一。之一。 2 2、陶瓷材料和金属、高分子材料并称为三大固、陶瓷材料和金属、高分子材料并称为三大固 体材料。体材料。 3 3、特种陶瓷在航
9、天、国防、军事等方面具有独、特种陶瓷在航天、国防、军事等方面具有独 特的作用。特的作用。 二、陶瓷的地位二、陶瓷的地位 陶瓷的发展陶瓷的发展 n n 传统陶瓷：传统陶瓷： 硅酸盐构成，混合物，成分不固定。硅酸盐构成，混合物，成分不固定。 n n 特种陶瓷：特种陶瓷：成分固定成分固定 如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、 金属陶瓷以及金属纤维或者非金属纤维金属陶瓷以及金属纤维或者非金属纤维 增强的纤维陶瓷等。增强的纤维陶瓷等。 在工艺工程上也突破了传统方法，更主在工艺工程上也突破了传统方法，更主 要的是由于化学组分、显微结构以及性要的是由于化学组分、显微结构以及性
10、 能不同于普通陶瓷，因此成为特种陶瓷能不同于普通陶瓷，因此成为特种陶瓷 。 英国：技术陶瓷英国：技术陶瓷(technical ceramics) (technical ceramics) 2020世纪世纪5050年代年代 ； 最早最早 美国：美国： 高级陶瓷、近代陶瓷（高级陶瓷、近代陶瓷（advanced ceramicsadvanced ceramics）、高效陶瓷）、高效陶瓷(high (high performance ceramics)performance ceramics) 日本：精细陶瓷日本：精细陶瓷(fine ceramics)(fine ceramics)、新型陶瓷、新型陶瓷
11、(new ceramics)(new ceramics) 中国：工业陶瓷中国：工业陶瓷(industrial ceramics)(industrial ceramics)、特种陶瓷、特种陶瓷(special ceramics)(special ceramics) 2. 2. 特种陶瓷特种陶瓷 定义：定义：采用高精度精选的原料，具有能精采用高精度精选的原料，具有能精 确控制的化学组成，按照便于进行结构设确控制的化学组成，按照便于进行结构设 计及控制的方法进行制造、加工，具有优计及控制的方法进行制造、加工，具有优 异特性的陶瓷。异特性的陶瓷。 按特性和用途可分为：按特性和用途可分为： 结构陶瓷结构
12、陶瓷和和功能陶瓷功能陶瓷两大两大 类类 特种陶瓷与普通陶瓷的区别特种陶瓷与普通陶瓷的区别 n n 原料：原料： 传统陶瓷原料组分：传统陶瓷原料组分： 以黏土为原料。以黏土为原料。 特种陶瓷：组分确定。以提纯的氧化物、碳化物、氮特种陶瓷：组分确定。以提纯的氧化物、碳化物、氮 化物、硼化化物、硼化 物、硅化物等为原料。物、硅化物等为原料。 n n 成分：成分： 传统陶瓷的成分，传统陶瓷的成分，不确定不确定. . 由黏土的成由黏土的成 分决定。分决定。 特种陶瓷的成分由人为决定。特种陶瓷的成分由人为决定。 n n n n 制备工艺：制备工艺： 传统陶瓷传统陶瓷800-1200 800-1200 ，用
13、炉窑生产。，用炉窑生产。 特种陶瓷特种陶瓷 1200-3000 1200-3000 ，突破炉窑，用特定的设备，突破炉窑，用特定的设备， 广泛采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压广泛采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压 烧结。烧结。 n n 性能：性能： 传统陶瓷：性能差、强度差、硬度低、不耐高温、无传统陶瓷：性能差、强度差、硬度低、不耐高温、无 特殊光、电等功能。特殊光、电等功能。 特种陶瓷特种陶瓷 ：优越，强度高、硬度高、耐高温、耐腐：优越，强度高、硬度高、耐高温、耐腐 蚀、有特殊光、电等功能。蚀、有特殊光、电等功能。 指具有一种或多种功能，如指具有一种或多种功能，如电、磁、声、
14、光、热电、磁、声、光、热等功能等功能 ，以及耦合功能，如压电、热电、声光等功能的陶瓷材料。，以及耦合功能，如压电、热电、声光等功能的陶瓷材料。 结构陶瓷结构陶瓷 功能陶瓷功能陶瓷 是指主要利用其是指主要利用其力学和机械性能的力学和机械性能的陶瓷，陶瓷， 分分 为为氧化物结构陶瓷氧化物结构陶瓷、非氧化物结构陶瓷非氧化物结构陶瓷等等. . 绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电 陶瓷、半导体陶瓷、导电陶瓷、高温超 导陶瓷、铁氧体陶瓷、敏感陶瓷等 功能陶瓷分类功能陶瓷分类 陶瓷的评价陶瓷的评价 n n 古老陶瓷，文明的象征和载体古老陶瓷，文明的象征和载体 n n 艺术陶瓷艺术陶瓷美的使者和源泉美的使者和
15、源泉 n n 现代陶瓷现代陶瓷科技发展的动力和催化剂科技发展的动力和催化剂 n n 未来陶瓷未来陶瓷 举足轻重的地位和作用举足轻重的地位和作用 二、陶瓷的过去二、陶瓷的过去 古老陶瓷，文明的象征和载体古老陶瓷，文明的象征和载体 n n 陶器陶器1170011700多年的历史多年的历史 n n 瓷器瓷器20002000多年的历史，是我我国的伟大发明。外国人用多年的历史，是我我国的伟大发明。外国人用chinachina（陶（陶 瓷）代表中国。瓷）代表中国。 足以说明中国陶瓷在世界文化交流发展中的巨大作用。足以说明中国陶瓷在世界文化交流发展中的巨大作用。 11700年前： 陶器出现 新石器时代： 出
16、现彩陶 仰韶文化 5000年前 新石器时代晚期： 龙山文化 4000年前 殷商时代 3000年前 汉代以后 2000年前 唐代及以后 裴李岗文化时期的陶器（距今约8000年）。出土于河南省郑州市新郑市裴 李岗村。出土的陶器主要以泥质红陶和夹砂红陶为主，红陶在中国出现最早， 烧成温度900左右。 仰韶文化仰韶文化 n n 时间：仰韶文化是距今约时间：仰韶文化是距今约5000500070007000年年中国新石器时中国新石器时 代代的一种文化。的一种文化。 n n 地址：地址：19211921年首次在河南省三门峡市渑池县年首次在河南省三门峡市渑池县仰韶村仰韶村发发 现。它位于黄河中游地区。现。它位于黄河中游地区。 n n 文化特征文化特征: : 生产工具以磨制石器为主，常见的有刀、斧生产工具以磨制石器为主，常见的有刀、斧 、锛、凿、箭头、纺织用的石纺轮等。骨器也相当精、锛、凿、箭
