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陶瓷材料显微结构与性能

1陶瓷烧结过程中影响气孔形成的因素有哪些?(1)煅烧温度过低、时间过低 (2)煅烧是时原料中的水碳酸盐、硫酸盐的分解或有机物的氧化 (3) 煅烧时炉内气氛的扩散 (4) 煅烧时温度过高,升温过快或窑内气氛不合适等。

夏炎2.影响陶瓷显微结构的因素有哪些?参考答案:(1) 原料组成、粒度、配比、混料工艺等(2) 成型方式、成型条件、制品形状等(3)干燥制度(干燥方式、温度制度、气氛条件、压力条件等)(4) 烧成制度(烧成方式、窑炉结构、温度制度、气氛条件、压力条件等)3. 提高陶瓷材料强度及减轻其脆性有哪些途径?参考答案:a.制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷。

例如,采用热等静压烧结制成的Si3N4气孔率极低,其强度接近理论值。

b.在陶瓷表面引入压应力可提高材料的强度。

钢化玻璃是成功应用这一方法的典型例子。

c.消除表面缺陷,可有效地提高材料的实际强度。

d.复合强化。

采用碳纤维、SiC纤维制成陶瓷/陶瓷复合材料,可有效地改善材料的强韧性。

e.ZrO2与增韧。

ZrO2对陶瓷的强韧化的贡献有四种机理(相变增韧、微裂纹增韧、裂纹偏转增韧、表面残余应力增韧)罗念4.影响氧化锆相变增韧的因素是什么?简单叙述氮化硅陶瓷具有的性能及常用的烧结方法。

①晶粒大小。

当晶粒尺寸大于临界尺寸易于相变。

若晶粒尺寸太小,相变也就难以进行。

②添加剂及其含量使用不同的添加剂, t-ZrO2的可转变最佳晶粒大小、范围也不同。

③晶粒取向。

晶粒取向的不同而影响相变导致增韧的机制。

氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨、耐化学溶液和熔体的腐蚀、高电绝缘体、低热膨胀和优良抗热冲击、抗机械冲击等性能。

烧结方法:反应烧结氮化硅、无压烧结氮化硅、重烧结氮化硅、气氛加压氮化硅和热压烧结氮化硅。

——李成5.气孔对功能陶瓷性能的影响及降低功能陶瓷中的气孔量的措施?气孔均可使磁感应强度、弹性模量、抗折强度、磁导率、电击穿强度下降,对畴运动造成钉扎作用,影响了铁电铁磁性。

另外,少量气孔亦会严重降低透光性。

添加物的引入不仅可阻止二次重结晶,亦可以使气孔由晶界排出。

为了降低功能陶瓷中的气孔量,可采用通氧烧结,成型时增大粒子流动性提高生坯密度,研究玻璃相对主晶相的润湿等措施。

韦珍海6.瓷轴基本上是一层玻璃体,但从显微结构的角度来看,它可以分成几大类釉层并举例说明其中一种的釉层特点?参考答案:釉层可为三大类:玻璃釉、析晶釉(或称结晶轴)和分相釉.以玻璃釉为例,玻璃釉一般是无色透明的,由硅酸盐玻璃所组成。

釉层除了多少有些釉泡之外,有时可见少量未熔的残留石英、粘土团块或云母残骸。

7.氧化铍瓷具有哪些特点?参考答案:氧化铍瓷的主晶相为氧化铍,属于六方晶系。

常呈柱状晶形,多为单一晶相。

其结构属于纤锌矿型,这是低温型结晶,当温度升到2050℃以上时出现晶形转化,称为四方晶系晶体。

在显微镜下,晶相呈无色透明,结晶良好,以自形晶为主,有时会出现双晶现象。

8.正温度系数热敏电阻有哪些主要特性?(1)电阻-温度特性(2) 电压-电流特性(3)电流-时间特性(4) 电压效应和耐电压特性9. 陶瓷电阻可分为几种?每种的应用是什么(只需举出一个应用的例子即可) ?(1)正温度系数热敏电阻,应用于自控温加热、温度测量与控制、过热保护、温度补偿、限流保护等方面。

广泛应用于电子工业、医疗卫生、家用电器、机械、能源、生物工程等。

(2)负温度系数电阻, 高精度NTC热敏电阻材料及元件、表面安装用NTC热敏电阻、片式热敏电阻和薄膜热敏电阻。

(3)压敏电阻, 1.过电压保护,2.稳压方面的应用(4)气敏电阻,主要有SnO2系、ZnO系、Fe2O3系、MgO系、TiO2系, 可用来制成气敏元件,在化工、环保与监测、煤矿、国防、汽车、食品、电子、石油、发电等很多领域,对有害、易燃、易爆等气体实施自动检测,并报警和调控。

(5)湿敏电阻, 应用于湿度测量和控制等很多领域。

(6)光敏电阻 CdS基陶瓷光敏电阻,烧结膜陶瓷光敏电阻,电阻照相用感光材料彩色电视摄像管靶材用光敏材料甘孔梅10.导致氧化铝二次重结晶出现有哪些因素?答案:原料不均匀,成型时所受压力,烧成温度偏高,局部有不均匀的液相存在。

11. 为避免纤维或晶须与陶瓷基体之间发生化学反应,应采取哪些有效措施?答案:(1)降低烧结温度;(2)对纤维表面进行各种预处理,使之涂上一层表面层以避免相互之间的化学反应;(3)添加第三相物质以调整纤维与基体界面的晶界相组成。

梁作洲12、提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径a.制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷b.在陶瓷表面引入压力,可提高陶瓷材料的强度c.消除表面缺陷,可有效的提高材料的实际强度d.复合强化是发挥陶瓷材料优势的重要途径e.ZrO2与增韧。

ZrO2晶体有三种结构即单斜相、四方相、和立方相13、陶瓷的主要显微结构有哪些?答:1、可控气孔率2、室温力学强度3、韧性4、高温下抵抗形变或蠕动的阻力5、热震阻力6、硬度、滑动磨耗或摩擦力7、热导率和热膨胀的控制8、光学和特殊电、磁学功能9、抗腐蚀性谢丰蔚14、各厂家多采用下列配方(1#)生产95瓷,求这只这种陶瓷材料的平衡矿物组成。

原料烧Al2O3CaO SiO2苏州1#土配料比% 3.25 1.28 1.95解:假设烧氧化铝为纯Al2O3,苏州土为纯高岭土,按100kg配料计算。

则瓷料的化学组成为Al2O393.5+1.95×0.395=94.27SiO21.28+1.95×0.465=2.19 CaO3.25×0.56=1.8总计98.26换算成百分含量:Al2O394.27/98.26=96%SiO22.19/98.26=2.2%CaO 1.43/98.26=1.46%15、氧化锆陶瓷的特点是什么?答:①硬度高②强度高,任性好③半导体性④抗腐蚀⑤敏感特性⑥可作生物陶瓷吴小霞16、陶瓷中玻璃相在在陶瓷显微结构形成时的作用主要是?(1)在瓷坯中起黏结作用,即把分散的晶相黏结在一起,其本身就成为连续相(2)起填充气孔空隙的作用,使陶坯致密化而成为整体(3)降低烧成温度(4)抑制晶体长大并防止晶体的晶形转变(5)有利于杂质、添加物的重新分布,或促进某些反应过程的进行。

17、为什么杂质一般会进入玻璃相或存在于晶界中?(1)因为晶界质点排列不规则,势能较高,因此杂质进入到晶格内引起点阵畸变所克服的势垒就较低。

(2)在陶瓷材料中,某些氧化物易于形成不规则的晶态结构,这种结构只能在点阵排列不规则的晶界上富集,当浓度高时便形成玻璃相。

兰剑波18.请简述镁橄榄石瓷答:①镁橄榄石瓷是一种良好的微波绝缘陶瓷。

制造镁橄榄石瓷的主要原料是以天然滑石和菱镁矿,其余是黏土以及其它一些含有Mg、Ba的矿物。

②显微结构特征:瓷体中以镁橄榄石晶体为主题,晶体大多呈粒状或柱状,结晶程度较完好,在瓷体中含有一定数量的玻璃相。

③镁橄榄石晶体没有多晶转变,且介质损耗很低,绝缘电阻大,热膨胀系数较大,故以此为主晶相制成的陶瓷,其介电性能比滑石瓷还要优越,可用作高频电场下与金属封接的器件中。

19.请简述反应烧结氮化硅的原理及优缺点a反应烧结氮化硅的制备过程是通过反应来达到致密化的陶瓷。

它以硅粉为原始粉料,在氮气氛下通过高温氮化得到的氮化硅材料。

b该工艺特点是制品在烧结前后的收缩变形很小,因此可以制作复杂形状制品,切成品较低。

c晶粒生长发育不十分完整,存在较多气孔,结构比较疏松。

周杰20..按照陶瓷的原料,化学和矿物组成,可分类为?答: (1)滑石瓷 (2)氧化铝瓷分为(3)氧化铍瓷 (4)碳化硅瓷(5)氮化铝瓷 (6)莫来石瓷21.影响原顽辉石向斜顽辉石的主要因素及抑制晶形转化的技术措施有哪些?(1)玻璃相的影响:在原顽辉石周围均匀撒上一层玻璃相就能抑制其转化(2)晶粒大小的影响:瓷体有细晶结构能抑制转化(3)固溶体的影响:在滑石瓷中加入少量的Mn2+形成固溶体能防止老化或者粉化(4)冷却条件:加快冷却速度可以防止其转化罗银玉22.氧化铝瓷的着色机理通常着色陶瓷的颜色和着色陶瓷的特征吸收频段相应颜色的补色(及反射频谱所显示的颜色)相当。

所以,着色光谱对白色光谱所反射光谱既可作为对陶瓷颜色的度量。

如果陶瓷的反射强度很低,说明陶瓷材料对可见光个频段的电磁波有强烈的吸收,陶瓷会呈现深色或黑色23熔融石英(SiO2)陶瓷性质和用途①热膨胀系数小②优良抗热震性③热导率特别低④机械强度不高但随温度变大⑤具有很好的化学稳定性。

陈玉婷24. 颗粒材料的结构单元的定义是什么?包含固相及一种流体相的颗粒坯体的显微结构为固相颗粒的三维排列,这些固相颗粒是成型过程中的动力学单元,称为颗粒材料的结构单元25.常规表征坯体显微结构方法有哪些?①用阿基米德方法测定密度②用水银气孔法测定开口气孔率及表现气孔孔径分布③定性使用电子显微镜采用气体吸附滞后方法进行中型气孔表征. 曾照明26.陶瓷韧化的主要途径有哪些?(1)改善陶瓷的纤维结构,提高材料的密度、纯度、晶体完整性以及改变晶形、晶粒尺寸,晶界状况等,以获得最佳的显微组织;(2)微裂纹增韧,当主裂纹遇到微裂纹时,发生分叉转向前进,增加扩展过程中的表面能,并松弛主裂纹尖端的应力集中,减慢裂纹的扩散速度;(3)相变增韧(4)表面强、韧化,如果在陶瓷制造的过程中,是材料表面形成一残余应力,它可以抵消一部分的外加应力,从而达到强化和韧化的目的。

(5)纤维(晶须)强化、韧化(6)颗粒弥散增韧等27.结构陶瓷的性能有哪些?(1)力学性能,主要指弹性、塑性、拉伸(强度)、蠕变、抗冲击(韧性)性能、抗疲劳性性能、热冲击性能、强度—重量比;(2)高温性能,主要指高温下的力学性能、抗氧化腐蚀性能、微观结构和组成(挥发、反应、相变等);(3)耐磨性能,指材料抵抗其他材料磨损的能力;(4)耐蚀性能,指材料抵抗腐蚀的能力。

唐艳琴28、从哪几个因素考虑才能使材料不会出现不相称的折中强度?(答案:1裂纹开裂途径的偏转;2 在受压应力场处裂纹生长的釘扎:3 裂纹受未开裂韧带的桥接:4 主要裂纹周围出现微裂纹时3的能量吸收:5 使开裂面受到挤压,亦即相变膨胀。

)29、材料性能可分为哪几类?(第一类为力学性能,包括弹性,塑性,强度,硬度,韧性,疲劳、磨损性能,高温力学性能等。

第二类为物理性能,包括热学,磁学,电学,光学,压电与铁电,腐蚀,老化与稳定性等性能。

)黄盛大30.碳化硅有哪两种结晶形态?其晶格的基本结构单元是怎样形成的?立方晶系β-SiC和六方晶系α-SiC。

碳化硅晶格的基本结构单元:相互穿插的SiC4和CSi4四面体,四面体共边形成平面层,并以顶点与下一叠层四面体相连形成三维结构。

31、工业碳化硅生产存在问题需要提纯;需要磨细、分级过程;工艺环节多,成本高,得到的碳化硅性能难以提高(粒度分布、纯度等);32.碳化硅陶瓷的烧结工艺有哪些?反应烧结碳化硅陶瓷;无压烧结碳化硅陶瓷;重结晶碳化硅陶瓷;热压烧结碳化硅陶瓷;高温热等静压烧结碳化硅陶瓷;化学气相沉积碳化硅陶瓷33.碳化硅陶瓷特点?使用温度高,可达1500oC。

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