2020/8/16
课程简介
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《电子材料工艺Leabharlann 理》课程为电子科学与技术（固体电子）专业的本科专业课程。该课程依托《电子材料》课
程，教学内容主要包括相关电子材料制备的主流方法以及
新型化学合成方法；结合电子材料微观结构和性能测试分
析，剖析制备工艺各环节的影响机制；了解电子材料制备
工艺的现状和发展趋势。使学生对电子材料制备工艺的基
第一章 陶瓷制造中的工艺控制
陶瓷显微结构示意图:
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
• 典型实例分析:
例1.上海某新建变电站，有一年炎夏，高压电瓷制造的容器内， 油压因温度上升而增高，造成爆炸破损，掉落巨大瓷块，既 易伤人，也会引起大片地区停电(幸好该事故发生在试运行之 前)。事后对碎瓷进行分析，发现高压电瓷显微结构中的石英 颗粒，轮廓清晰，证明在烧成过程中，它未与长石等玻璃相 熔入和充分反应(正常瓷坯中石英颗粒边界应已与玻璃相作用 而呈现融蚀状态)，说明该瓷坯为欠烧或生烧，抗张强度低于 要求的强度，不能承受高压，因而发生破损。
例2.浙江慈溪某PTC发热片生产厂,瓷片经耐电压试验后,发现当 时瓷片并未击穿,装入箩筐中,经运输振动,大批破裂,损失数十 万片.后经检查发现,PTC陶瓷显微结构中,存在大量异常生长 的大晶粒,在耐压通电过程中,该晶粒沿晶轴方向收缩及膨胀, 使粗晶粒与周围细晶粒间产生极大差异从而导致微裂.调整第 二相,抑制了异常晶粒生长,就可消除这类缺陷.
• 考核方式 平时成绩/实验报告/笔试
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教材与参考资料
➢ 教材和参考书
教材：电子材料工艺原理(讲义) 主要参考书： 1.《先进陶瓷工艺学》，刘维良等编著，武汉理工大学出版 社，2004年 2.《陶瓷工艺》，理查德.J.布鲁克主编，科学出版社，1999 年 3.《电子材料与工艺》，黄运添等编著，西安交通大学出版 社，1990年
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
➢ 产品性能的优劣取决于二方面的影响：首先 是内因，主要指原料的纯度（含杂量）、组 成、形貌（颗粒尺寸及分布、外形）等，影 响化学反应的进度、晶体的生长情况及显微 结构的均匀性，并进而影响到最终产品的电 磁性能；其次是外因，主要指制备工艺，影 响化学反应和显微结构(晶粒和气孔的尺寸大 小及分布,相组成及分布,晶界特性、缺陷及 裂纹,组成均匀性及畴结构等)。只有从两方 面入手，充分发挥内、外因的潜力，才有可 能实现低成本、高品质的目的。
工艺过程
控制分类
>1.33
稳定
操作者控制
1.33-1.0
可控制
工厂工程师控制
1.0-0.67
不可控制
通过工艺改进达到控制
<0.67
不合适
通过工艺改进和改进措 施达到控制
图1-1不同批次BaTiO3流延成型 固体含量变化
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
1.2 工艺概述
*流程简图 *主要工序概述
本原理、方法及关键环节有一定的认识，结合实验环节，
增强学生对电子材料制造的感性认识和动手能力,以及将电
子材料设计、制备工艺、微结构和性能分析有机结合起来
进行综合分析的能力，培养学生分析、解决实际问题的能
力，为今后进行毕业论文及从事与电子材料工艺技术相关
的工作奠定必要的理论和实践基础。
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
• 材料的性能可区分为两大类:一类为本征或 固有性能,主要取决于结晶化合物的性质及 晶形结构;另一类为非本征性质,与显微结构 有关.显微结构包括晶粒和气孔的尺寸大小 及分布,相组成及分布,晶界特性、缺陷及裂 纹,组成均匀性及畴结构等.陶瓷是重粉体原 料开始,经多道工序最后形成具有一定显微 结构和性能的材料,显微结构实际上是前道 工序的综合体现.显微结构分析给陶瓷特性 分析提供依据,对改进配方、优选工艺、合 20理20/8/组16 织生产、分析废品原因,均起到重要作
❖Te颗xt 粒尺寸分布(PC1o1n.c图ep1t.6)
Text
❖Te粉xt 料的化学成分和水分含量
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❖粉料的流动性(造粒)
❖煅烧过程的反应性(特别是前驱物分解过程)
❖原料活性的评价(小样试验法)
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
表1-2 颗粒尺寸的测试方法及主要特性
测量方法 筛分析 显微镜分析 电泳分析 光散射 比表面积法 沉降法
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教学内容
陶瓷制造过程概述√ 常见功能陶瓷的制备√ 永磁铁氧体的制备√ 软磁铁氧体的制备√ 纳米晶材料的软化学制备√ 粘结永磁的制备 电子薄膜材料的制备 单晶材料的制备
用途
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用途
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用途
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教学和考核方式
• 教学方式 课堂教学 32学时 实验教学 8学时
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
1.1• 传统陶瓷和精细陶瓷工艺的差异?
1)原料 混合 成型 烧结 2)
显然
– 工艺流程进一步细化(二次球磨/二次烧结)
– 更加强调产品质量控制(产率,一致性)
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
例如:
表1-1 工艺过程分类及容差系数C
容差系数C
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制 (N1)
陶瓷结构&性能
主要影响工序
混合
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成型
预烧
烧结
第一章 陶瓷制造中的工艺控制
1.3粉料
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图1-2粉料中Te颗xt 粒团聚示意图
第一章 陶瓷制造中的工艺控制
粉料的表征
❖颗粒大小
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尺寸的确定 最小粒径
近于自由选择 截面等效 统计定义 统计定义
斯托克直径
测量范围 >1-5μm
>1nm 0.5-100μm
<2μm <2μm 0.3-100μm
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第一章 陶瓷制造中的工艺控制
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图1-6 颗粒尺寸分布的典型图形
第一章 陶瓷制造中的工艺控制
混磨
物料的混合与粉碎是影响产 品质量的重要工序，作为混合粉 碎的机械有：球磨机、砂磨机、 强混机、气流磨、粉碎机等几种， 目前使用最多的是球磨机和砂磨 机。