无机非金属材料总结（完整版） - 图文(5)

发生化学作用，使晶体表面形成正离子缺位型的非化学计量化合物，正离子空位增加，扩散和烧结被加速，同时使闭气孔中的氧可能直接进入晶格，并和O2－空位一样沿表面进行扩散。

故凡是正离子扩散起控制作用的烧结过程，氧气氛和氧分压较高是有利的。 (1) 陶瓷材料冷加工的方法

刀具切削加工（切削加工产生的大量龟裂，常用磨削、研磨、抛光的方法去除。）

磨料加工（机械抛光法(金刚石研磨膏加布轮抛光)、化学电解抛光法、化学力学抛光法(抛光液)）

特种加工（电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工）

(2) 陶瓷材料磨削加工的机理： 颗粒的去除（钢类金属材料是靠塑性变形生成连续切屑而主除的，而陶瓷材料则是靠脆性龟裂破坏生成微细粉末状屑而去除的。）

(3) 银电极浆料的制备

银浆中含银粉、助熔剂、粘合剂

(4)化学镀镍的原理及工艺过程

Ni2??H2PO2??H2O??Catalyze?????Ni?HPO3??3H?3HPO?H原理：22???HPO22??3H2??2P?

工艺流程：

第二篇特种陶瓷

（1）刚玉瓷的制备工艺流程

1、工业氧化铝的预烧?? Al2O3??－Al2O3： 减少烧成收缩

排除原料中大部分Na2O 提高泥浆的流动性 2、原料的细磨

1）轻度预烧，提高氧化铝聚集体的脆性，对细磨有利； 2）氧化铝的颗粒度级配对烧结也有很大影响；

<1μm的细粒15~30％，>40％烧结时的重结晶作用就很难控制 3）酸洗：酸洗除铁

4）成型：刚玉瓷可以用干压、挤制、注浆、轧膜、捣打、热压注、等静压及流延法等方法成型。

5）烧成：气氛对坯体烧结的影响也很显著，气氛中氧的分压越低越有利于烧结。 6）表面处理：对于要求表面平整而光滑的制品，如厚膜及薄膜基片氓往往在烧成以后要经过研磨及抛光，以达到所要求的质量。

（2）铁电电容器，反铁电电容器介电常数、电滞回线的特点

（3）钛酸钡的结构特点及其半导体化，钛酸钡陶瓷的功能

BaTiO3陶瓷半导体化的途径主要有两种：施主掺杂半导体化和强制还原半导体化。 ①施主掺杂半导体化

用离子半径与Ba 2+相近的La3+、Y3+、Sb3+等三价离子置换Ba 2+离子或用离子半径与Ti4+相近的Nb5+、Ta5+等五价离子置换Ti4+离子进行掺杂，经一定的工艺可制备出电阻率为103? 105??cm或更低的n型BaTiO3半导体陶瓷。

电阻率与施主的加入浓度有密切的关系，施主加入浓度偏大或偏小时，这种半导体陶瓷材料的电阻率均有所提高。

②强制还原半导化

BaTiO3陶瓷在真空、惰性气氛或还原气氛中烧成时，可以制得电阻率为102? 106??cm的半导体陶瓷。

如烧成气氛为CO时，可用如下化学式表达这种半导体的结构： Ba2+Ti4+O32- + xCO?Ba 2+[Ti4+1-2x(Ti 4+?e-)2x]O2-3-x x V0’’ + 1/2xO2? 式中，V0’’ 表示氧空位。

（4）显微结构对软/硬磁材料的性能影响

一般来说晶粒愈大，晶界愈整齐，起始导磁率也愈高，起始导磁率随晶粒增大而增加的原因是材料中晶界和非磁性空隙数目的减少。

1.直径小于5.5 ?m的颗粒主要靠磁畴的旋转获得相当于500的导磁率。 2.当平均直径大于5.5 ?m时，主要由于畴壁移动，获得了4000的导磁率。

3.当平均直径大于20 ?m时，晶粒界面上出现了不少孔隙，反而阻碍了畴壁位移。 如果在工艺上严格控制，使得在晶粒长大的同时，只出现少量气孔，则可获得?0达到10000~40000的超高磁导率铁氧体，其结构特点是晶粒粗大整齐，晶界明显，密度高，孔隙率低。

? 晶粒大小和矫顽力Hc有关。

? 晶粒小，晶界多，畴壁移动阻力增大。 ? 当晶粒小于5?m左右时，磁畴为单畴，磁化靠磁畴旋转，因此矫顽力大。

晶粒愈小，Hc愈大。

? 气孔的影响

? 铁氧体中的气孔，一方面阻碍畴壁的移动，另一方面也减少涡流损耗。 ? 一般来说，孔隙度高的铁氧体损耗较小。品质因素Q较高。

（1）刚玉瓷中外添加剂种类的作用机理 1）与Al2O3能够生成固熔体的

主要是TiO2、Cr2O3、Fe2O3及Mn2O 3等变价氧化物

与Al2O3晶格参数相近，易形成固熔体。再加上变价作用，增加了刚玉的晶格缺陷，活化晶格，使瓷坯易于重结晶而烧结。 缺点：在这种情况下坯体内缺少液相属于重结晶烧结，晶体内部气孔较难填充，气密性较差。 电气性能下降很多。晶格中缺陷增多、弱联系离子也增多，必然会增加电导和松弛极化，降低了材料的电阻率及提高了介质损耗。

变价氧化物对气氛的敏感性较强，性能不易稳定。

2）另一类外加剂能在高铝瓷中生成液相，促进烧结。 主要是高岭土、硼镁石、SiO2、MgO、CaO、MgF2等 它们能与其它外加物共同生成二元、三元或更复杂的低熔共融物。这些液相的生成温度很低，大大降低了烧结温度。

由于液相对固相的表面湿润力及表面张力，而将固体粒子拉紧并填充气孔。

细小有缺陷的晶体，表面活性较大，在液相中的溶解度亦较大，大的晶体溶解度较小。造成小晶体不断溶解，大晶体不断长大。

? 外加剂的有效作用，决定于所生成液相的化学成分，因为它不仅决定了细小Al2O3 在其中的溶解度及α-Al2O3在其中析出的能力，还决定了它在烧结温度下的粘度、湿润能力及表面张力等。

? 优点：在较低的温度下生成液相，降低烧结温度，促进烷结过程，减少气孔，对材料的机械、电气性能有利，气密性也较好，因此是生产刚玉绝缘瓷的主要外加剂。 （2）钛酸钡的结构特点及其半导体化，钛酸钡陶瓷的功能 ? （1） BaTiO3陶瓷半导体化的途径和机理

? 目前BaTiO3陶瓷半导体化的途径主要有两种：施主掺杂半导体化和强制还原半导体化。 ? ①施主掺杂半导体化：用离子半径与Ba 2+相近的La3+、Y3+、Sb3+等三价离子置换Ba 2+离子或用离子半径与Ti4+相近的Nb5+、Ta5+等五价离子置换Ti4+离子进行掺杂，经一定的工艺可制备出电阻率为103~ 105 W×cm或更低的n型BaTiO3半导体陶瓷。其电阻率与施主的加入浓度有密切的关系，施主加入浓度偏大或偏小时，这种半导体陶瓷材料的电阻率均有所提高。

? ②强制还原半导化

BaTiO3陶瓷在真空、惰性气氛或还原气氛中烧成时，可以制得电阻率为102~ 106 W×cm的半导体陶瓷，如烧成气氛为CO时，可用如下化学式表达这种半导体的结构： ? Ba2+Ti4+O32- + xCO?Ba 2+[Ti4+1-2x(Ti 4+×e-)2x]O2-3-x x V0’’ + 1/2xO2-

式中， V0’’表示氧空位。

名词解释

【粘土】是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。

【可塑性】粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂，外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。 【一次粘土】母岩风化后残留在原地所形成的粘土。（深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土）。 【二次粘土】风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土。

【颗粒组成】是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。 【塑限】粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。 【液限】粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。 【可塑性指数】等于液限减去塑限。

【可塑性指标】在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积，也可以以这时的相应含水率表示。 【高铝瓷】高铝瓷是一种以Al2O3和SiO2为主要成分的陶瓷，其中Al2O3的含量在45％以上。 【烧结】体积密度最高、气孔率最低的状态。

【烧结温度】开口气孔率降至最低，收缩率达到最大，试样致密度最高时的温度称为烧结温度。

【烧结温度范围】通常把完全烧结到开始软化之间的温度范围称为烧结温度范围。 【烧成】材料达到预期理化性能的状态。（是通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固体外形并获得所要求性能的工序。） 【烧成温度】烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度，即操作时的止火温度。

【喷雾干燥】喷雾干燥是要把干燥的泥浆喷洒成雾状细滴，并立即和热气流接触，雾滴中的水分在很短的时间内蒸发，从而得到干燥粉末的方法。 【比表面】单位重量的物料所具有的表面积为比表面。 【拱桥效应】实际粉料不是球型，加上表面粗糙，结果颗粒互相交错咬合，形成拱桥形空间，增大孔隙率。这种现象称为拱桥效应

【一次莫来石】由高岭石分解物形成的粒状及片状莫来石成为一次莫来石 【二次莫来石】由长石熔体形成的针状莫来石成为二次莫来石 【居里点】铁电体的自发极化在一定的温度范围内呈现，当温度高于某一个临界温度Tc时，自发极化消失(Ps=0)，铁电晶体从铁电相转变为非铁电相(又称顺电相)，这一临界温度称为居里温度(或居里点)。

【移峰效应】有效地移动距离温度，即移动介电常数的居里峰 【压峰效应】使介电常数的居里峰受到压抑并展宽

2.列表简述烧结中物质传递的机理、相关参数和材料颗粒的作用部位。

物质传递机理 相关参数 颗粒作用部位 流动传质（粘性流动和塑表面张力，屈服强度，颗颗粒表面 性流动） 溶解-沉淀传质 粒尺寸及粘度 颗粒度、液相含量、溶解小颗粒溶解沉析在大颗度 扩散传质 空位浓度差，颗粒度 粒表面 颗粒表面到颈部，颗粒内部到颈部 蒸发-凝聚传质 表面张力，蒸汽压 颗粒的凸部到凹部

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