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1、第一节第一节 粉末的物理性能粉末的物理性能第二节第二节 陶瓷粉体的制备方法陶瓷粉体的制备方法第七章第七章 陶瓷原料的制备陶瓷原料的制备第一节第一节 粉末的物理性能粉末的物理性能q 粉末的分类粉末的分类颗颗颗颗 粒粒粒粒 （100 100 100 100 mmmm）粉粉粉粉 体体体体 （1 1 1 1100100100100mmmm）超细粉体超细粉体超细粉体超细粉体 （0.10.10.10.11 1 1 1mmmm）纳米粉体纳米粉体纳米粉体纳米粉体 （ 0.10.10.10.1mmmm）粉粉粉粉 末末末末q 粉体的物理性能粉体的物理性能角角角角 状状状状针针针针 状状状状树树树树 枝枝枝枝 状状
2、状状纤纤纤纤 维维维维 状状状状片片片片 状状状状粒粒粒粒 状状状状球球球球 状状状状不规则状不规则状不规则状不规则状 粉体形状粉体形状粉体形状粉体形状 粉体形状粉体形状粉体形状粉体形状： 粉体的粒度（粉体的粒度（粉体的粒度（粉体的粒度（particle particle particle particle sizesizesizesize） 由于细颗粒的团聚作用，粉体一般是大量颗粒的聚由于细颗粒的团聚作用，粉体一般是大量颗粒的聚合体。习惯上也把合体。习惯上也把聚合体称为颗粒。聚合体称为颗粒。 按按ISO3252定定义，晶粒（义，晶粒（A）、）、颗粒（颗粒（B）、）、聚合聚合体（体（C）的区别
3、如的区别如右图所示。右图所示。 粉体的粒径具有统计特征，而不是对单个颗粒的尺粉体的粒径具有统计特征，而不是对单个颗粒的尺寸。所以，一般将颗粒的平均大小称为粒度。习惯上可寸。所以，一般将颗粒的平均大小称为粒度。习惯上可将粒径和粒度二词通用。将粒径和粒度二词通用。 1 粒径的统计特征粒径的统计特征 2 粒径的表示方法粒径的表示方法 颗粒的大小用其在空间范围所占据的线性尺寸表示。颗粒的大小用其在空间范围所占据的线性尺寸表示。球性颗粒球性颗粒的直径就是粒径（的直径就是粒径（particle diameter）。）。非球非球形颗粒形颗粒的粒径则用球体、立方体或长方体的尺寸表示。的粒径则用球体、立方体或长
4、方体的尺寸表示。 其中用球体的直径表示不规则颗粒的粒径应用得最其中用球体的直径表示不规则颗粒的粒径应用得最普遍，称为当量直径或相当径（普遍，称为当量直径或相当径（equivalent diameter）。）。 粒径的主要表示方法有：等体积球相当径、等表面粒径的主要表示方法有：等体积球相当径、等表面积相当径、等沉降速度相当径、投影径以及筛分径等。积相当径、等沉降速度相当径、投影径以及筛分径等。1） 等体积球相当径：等体积球相当径：用等体积球的直径来描述不规则用等体积球的直径来描述不规则形状颗粒的尺寸。形状颗粒的尺寸。2）等表面积球相当径：）等表面积球相当径：用等表面积球的直径来描述不用等表面积球
5、的直径来描述不规则形状颗粒的尺寸。规则形状颗粒的尺寸。3） 等沉降速度相当径：等沉降速度相当径：利用颗粒在液体中的沉降速度利用颗粒在液体中的沉降速度与粒径的关系来确定颗粒的粒径。与粒径的关系来确定颗粒的粒径。4） 投影径：投影径：利用显微镜观察颗粒的投影，可测量颗粒利用显微镜观察颗粒的投影，可测量颗粒的粒径。的粒径。5） 筛分径：筛分径：当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时，当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时，粗细筛孔的孔径范围称为筛分径。粗细筛孔的孔径范围称为筛分径。 例如：例如：粉末的粒径为粉末的粒径为4560目表示该粉末可通过目表示该粉末可通过45目粗筛网，而停留在目粗筛网，而停留在60目
6、筛网上。目筛网上。 由于实际粉体大都由粒度不等的颗粒组成，所以它由于实际粉体大都由粒度不等的颗粒组成，所以它就存在一个粒度分布范围，简称粒度分布。就存在一个粒度分布范围，简称粒度分布。 粒度分布通常用简单的图表或函数形式来表示。粒度分布通常用简单的图表或函数形式来表示。 3 粉体的粒度分布（粉体的粒度分布（particle diameter distribution） 1）频度分布（微分型）：）频度分布（微分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标用横坐标表示粒径，纵坐标表示各粒径对应的颗粒百分含量。表示各粒径对应的颗粒百分含量。 2）累积分布（积分型）：）累积分布（积分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标用
7、横坐标表示粒径，纵坐标表示小于表示小于(或大于或大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量。某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量。 粉体的粒子学特性粉体的粒子学特性粉体的粒子学特性粉体的粒子学特性： 粉体的粒子学特性包括粉体的粒子学特性包括粉体粒径粉体粒径、粒径分布粒径分布、粒子粒子形状形状、密度密度、流动性流动性、堆积密度堆积密度等，其中等，其中粉体的粒径粉体的粒径对对陶瓷的性能影响最为关键。陶瓷的性能影响最为关键。 粉体的粒径减小，其单位质量的粉体数目增加，表粉体的粒径减小，其单位质量的粉体数目增加，表面积增大，存储于颗粒表面的表面能也随之增加；相应面积增大，存储于颗粒表面的表面能也随之增加；相应
8、地，会引起粉体的一些重要性能发生变化，尤其是对超地，会引起粉体的一些重要性能发生变化，尤其是对超细粉。细粉。 1 材料的熔点降低材料的熔点降低 熔点降低这意味着陶瓷可以在更低的烧结温度下致熔点降低这意味着陶瓷可以在更低的烧结温度下致密化，能有效控制晶粒长大的倾向。例如，密化，能有效控制晶粒长大的倾向。例如，5m的氧的氧化锆粉体的烧结温度为化锆粉体的烧结温度为1800，而粒径降到，而粒径降到0.05m时，时，其烧结温度仅为其烧结温度仅为1200 。 2 蒸汽压上升蒸汽压上升 有利于控制烧结过程中的组分含量。有利于控制烧结过程中的组分含量。 3 颗粒表面反射率下降颗粒表面反射率下降 当金属颗粒减小
9、到纳米级后，粉体颜色变黑，吸光当金属颗粒减小到纳米级后，粉体颜色变黑，吸光性能极佳。性能极佳。 4 电阻率上升电阻率上升 纳米纳米Ag粉末的绝缘性极好。粉末的绝缘性极好。第二节第二节 陶瓷粉体的制备方法陶瓷粉体的制备方法q 粉体的物理制备方法粉体的物理制备方法机械粉碎法机械粉碎法机械粉碎法机械粉碎法气流粉碎法气流粉碎法气流粉碎法气流粉碎法物理气相沉积（物理气相沉积（物理气相沉积（物理气相沉积（PVDPVDPVDPVD）法法法法物理制备方法物理制备方法物理制备方法物理制备方法q 粉体的化学制备方法粉体的化学制备方法 沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法： 主要原理主要原理是：在液相中采用各种水溶性化合物经混
10、是：在液相中采用各种水溶性化合物经混合、发应生成不溶于水的沉淀，将沉淀洗涤并热分解可合、发应生成不溶于水的沉淀，将沉淀洗涤并热分解可形成超细粉。形成超细粉。 沉淀法可以分为直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀沉淀法可以分为直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀法等。法等。 1 直接沉淀法直接沉淀法 向盐溶液中直接加入沉淀剂进行反应得到细小沉淀向盐溶液中直接加入沉淀剂进行反应得到细小沉淀物的方法。物的方法。 该法容易因为溶液中局部沉淀剂浓度过高，该法容易因为溶液中局部沉淀剂浓度过高，发生不均匀沉淀。发生不均匀沉淀。 2 均匀沉淀法均匀沉淀法 依靠溶液内部缓慢均匀地生成沉淀剂而进行沉淀反依靠溶液内部缓慢均匀地生
11、成沉淀剂而进行沉淀反应地方法。该方法消除了直接沉淀法发生不均匀沉淀的应地方法。该方法消除了直接沉淀法发生不均匀沉淀的现象。（现象。（例如：尿素水解制备盐类，教材例如：尿素水解制备盐类，教材P109） 3 共沉淀法共沉淀法 在溶液中同时沉淀两种或两种以上金属离子得到均在溶液中同时沉淀两种或两种以上金属离子得到均匀性好的复合氧化物的方法。该法所制备的复合粉末在匀性好的复合氧化物的方法。该法所制备的复合粉末在粒度、纯度和均匀性上都远远超过机械粉碎混合法。粒度、纯度和均匀性上都远远超过机械粉碎混合法。 例如：在氨水溶液中制备氧化锆合氧化钇复合粉例如：在氨水溶液中制备氧化锆合氧化钇复合粉体的制备。体的制
12、备。（教材（教材P109） 醇盐水解法醇盐水解法醇盐水解法醇盐水解法： 主要原理主要原理是：利用金属醇盐是：利用金属醇盐M(OR)n（R为烷基）为烷基）遇水后容易分解的特点，将分解得到的胶体在低温下干遇水后容易分解的特点，将分解得到的胶体在低温下干燥，可得到化学组分及形貌均匀的氧化物粉体。燥，可得到化学组分及形貌均匀的氧化物粉体。 醇盐遇水分解的通式：醇盐遇水分解的通式： M(OR)n + n(H2O) M(OH)n + nROH 该方法成本高，团聚不易控制。该方法成本高，团聚不易控制。该方法成本高，团聚不易控制。该方法成本高，团聚不易控制。 CVDCVD法法法法： 主要原理主要原理是：利用挥发性金属化合物的蒸汽通过分是：利用挥发性金属化合物的蒸汽通过分解或相互反应合成所需粉体的方法。解或相互反应合成所需粉体的方法。1）分解沉积：）分解沉积： CH3SiCl3 () SiC () + 3HCl ()2）反应沉积：）反应沉积： TiCl4 () + CH4 () TiC () + 4HCl ()
