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1、纳米陶瓷,AP0909238詹建伟 AP0909239张永超,指显微结构中的物相(包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔与尺寸缺陷等)都在纳米量级的水平上的陶瓷材料。,什么是纳米陶瓷的呢？,主要内容,1、陶瓷的发展历史,3、纳米陶瓷的性能,4、纳米陶瓷制造,5、纳米陶瓷的一些用途,2、纳米陶瓷发展及前景,1、陶瓷的发展历史,welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience,陶瓷是人类最早利用自然界提供的原料制造而成的材料。从陶器发展到瓷器,是陶瓷发展过程中的一次重大飞跃。 从传
2、统陶瓷到先进陶瓷,是陶瓷发展过程中的第二次重大飞跃。两者的区别在于,在原材料、制备工艺、显微结构等方面存在相当的差别或侧重。 近年来,先进陶瓷在材料和制备技术方面的研究都取得了很大的进展,特别是把陶瓷的制备、组成、结构和性能联系起来进行。,（1）发展,纳米陶瓷是80年代中期发展起来的先进材料。由于它是界于宏观物质和微观原子、分子的中间研究领域,它的出现开拓了人们认识物质世界的新层次,对材料的工艺,制备科学,以至整个材料科学带来了新的研究内涵。,2、纳米陶瓷发展及前景,（2）前景,纳米陶瓷作为一种新型高性能陶瓷 ,是近年发展起来的一门全新的、将成为新世纪重要的高新技术产品,越来越受到世界各国科学
3、家的关注 ,纳米陶瓷的研究与发展 ,必将引起陶瓷工业的发展与变革。纳米陶瓷在建筑行业、电子领域、生物领域、军事领域、精密设备领域、环保领域以及在某些领域中的抗菌方面都有广泛的应用。,3、纳米陶瓷的性能,welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience,纳米粉末的巨大比表面,使得粉体烧结的表面能剧增,引起扩散速率的增加和扩散路径的缩短。由于颗粒接触表面增加,增加了反应的机率和反应速率。因此,纳米粉末的出现,大大改变了材料的烧结动力学,使陶瓷烧结有了很大的改变，因此也给纳米陶瓷在强度
4、、韧性、烧结性、超塑性等性能上具有不可超越的优越性。,纳米陶瓷材料在压制、烧结后，其强度比普通陶瓷材料高出4-5倍，如在100度下，纳米TiO2陶瓷的纤维硬度为普通TiO2陶瓷的纤维硬度的六倍左右。日本的新原皓一制备的了纳米陶瓷复合材料，并测定了其相关的力学性能，研究表明纳米陶瓷复合材料在韧性和强度上都比原来基本单相材料均有较大程度的改善。,（1）高强度,（2）韧性,传统的陶瓷由于其粒径较大，在外表现出很强的脆性，但是纳米陶瓷由于其晶粒尺寸小至纳米级，在受力时可产生变形而表现出一定的韧性。如室温下的纳米TiO2陶瓷表现出很高的韧性，压缩至原长度的1/4仍不破碎。,（3）烧结特性,纳米陶瓷材料的
5、烧结温度比传统陶瓷材料约低600C，同时陶瓷的致密化速率也迅速提高。并且控制烧结的条件，可获得晶粒粉粒均匀的纳米陶瓷块体。,（4）超塑性,美国学者在四方二氧化锆中加入Y2O3的陶瓷材料中观察到超塑性达800%。上海硅酸盐研究所研究发现，纳米3Y-TZP陶瓷（100nm左右）在经室温循环拉伸试验后，其样品的断口区域发生了局部超塑性形变，形变量高达380%。,4、纳米陶瓷制造,纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。目前世界上对纳米陶瓷粉体的制备方法多种多样，但应用较广且方法较成熟的主要有气相合成和凝聚相合成两种。,主要有气相高温裂解法、喷雾转化法和化学气相合成法。 化学气相合成法它
6、既可制备纳米非氧化物粉体，也可制备纳米氧化物粉体。这种合成法增强了低温下的可烧结性，也有比较高的纯净性和表面及晶粒边界纯度。原料经加热直接蒸发成气态，以产生悬浮微粒或烟雾状原子团。原子团的平均粒径通过改变蒸发速率以及蒸发室内的惰性气体的压强控制，粒径可小至34nm。,（1）气相合成,（2）凝聚相合成（溶胶-凝胶法）,指在水溶液中加入有机配体与金属离子形成配合物，通过控制pH值、反应温度等条件让其水解、聚合，经溶胶-凝胶而形成一种空间骨架结构，再脱水焙烧得到目的产物的一种方法。此法在制备复合氧化物纳米陶瓷材料时具有很大的优越性。凝聚相合成已被用于生产小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2纳米团。,另外我国上海硅酸盐研究所在研制一种陶瓷中采用了原位包裹法合成高均匀性、高烧结活性的复合纳米陶瓷粉体；采用放电等离子烧结技术完成陶瓷材料的烧制，仅在几分钟的时间内就能实现陶瓷的致密化，将晶粒尺寸控制在小于100纳米的范围内，大大提高了陶瓷材料的强度和均匀度。,5、纳米陶瓷的一些用途,2,3,1,生活领域,工业领域,其他领域,Thank you!,AP0909238詹建伟 AP0909239张永超,
