许多高性能陶瓷几乎都是不含玻璃相的结晶态陶瓷。 工业陶瓷力求气孔小、数量少，并分布均匀。
二、陶瓷材料的性能
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
与金属材料不同，陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价 键，因而使其具备了一些独特的性能。
（一）力学性能 1. 硬度极高（一般为1000 ~ 5000 HV），耐磨性极高。 2. 弹性模量高、刚度大，是各种材料中最高的。 3. 强度：抗拉强度很低，抗弯强度稍高，而抗压强度很高。 4. 塑性、韧性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性，难以进行 塑性加工。
成型方法：可塑性成型、注浆成型、压制成型（其中又有干压成型、热压成 型、注射成型、冷等静压成型、热等静压成型、爆炸成型）等。
3. 制品烧结
干燥后的生坯加热到高温，通过一系列的物理化学变化，获得所要求的性能。 有常压烧结、热压烧结、反应烧结、气氛加压烧结和热等静压烧结等。
4. 后加工处理
§10.3 陶瓷的生产工艺与
按用途分: 机器零件材料、工具材料、高温材料、电工材料、磁性材料等。
（一）粉末冶金机器零件材料
1. 减摩材料 制滑动轴承、垫圈、密封圈等。 2. 结构材料 制齿轮、凸轮、连杆、轴承、离合器、垫圈等。 3. 多孔材料 用于过滤、分离、磷化、阻尼、渗透、热交换等。 4. 摩擦材料 制刹车片、制动片、离合器片、变速箱摩檫片等。
0.5
尖晶石
7.6
ZrO2
4.2
§10.3 陶瓷的生产工艺与粉末冶金
粉末冶金法是一种用粉末制备，经压制成型、烧结而制成零件的方法。 陶瓷的生产工艺和粉末冶金的生产工艺相似，一般都是经过原料配
制、坯料成型、制品烧结、后加工处理等四个阶段，因此粉末冶金法可 看成是陶瓷生产工艺在冶金中的应用。
一、陶瓷生产与粉末冶金生产的工艺 二、粉末注射成形工艺 三、粉末冶金材料
一、陶瓷生产与粉末冶金生产的工艺
粉末冶金
中南大学粉末冶金国家重点实验室视频
粉末冶金压机
粉末冶金V形混粉机
二、粉末注射成形（PIM）
§10.3 陶瓷的生产工艺与 粉末冶金
注射成形工艺流程
二、粉末注射成形（PIM）
§10.3 陶瓷的生产工艺与 粉末冶金
粉末注射成形（PIM）技术优势： （1）可成形复杂结构的零件； （2）尺寸精度高； （3）与PM相比，微观组织均匀，密度高，性能好； （4）低成本； （5）材料非常广泛。
二、陶瓷材料的性能
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
一些材料的平均热膨胀系数
材料 金刚石
线膨胀系数 (0~1000℃) /×10-6℃-1
~3.106
材料 SiC
线膨胀系数 (0~1000℃) /×10-6℃-1
4.7
BeO
9.0
MgO
13.5
ZrO2(稳定化)
10.0莫来石来自5.3TiC7.4
熔石英玻璃
但最小质量0.1g，最大质量800g。
现代烧结技术 “三高一低”（高强度、高性能、高精度、低成本） “三耐”（耐磨损、耐高温、耐腐蚀）
§10.3 陶瓷的生产工艺与 粉末冶金
注塑机 真空烧结炉
三、粉末冶金材料
§10.3 陶瓷的生产工艺与 粉末冶金
粉末冶金材料包括金属材料及其合金、一些陶瓷材料及复合材料等。
氧
唐
化
三
锆
彩
陶
瓷
二、陶瓷材料的分类
§10.1 陶瓷材料概述
（一）按化学成分分类 1. 氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 2. 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 3. 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 4. 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 5. 复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷等（3Al2O3·2SiO2（莫来石） 等）
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
陶瓷材料是多相材料，一般由晶相、玻璃相和气相组成。其显微 结构由其原料、组成和制造工艺所决定。
一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
1. 晶相：是陶瓷材料的主要组成相，有化合物或固溶体。晶相可分为
主晶相（对陶瓷材料的性能起决定性作用，主要有硅酸盐、氧化物、 非氧化物三种）、次晶相和三晶相。晶相的结构、数量、形态和分布， 决定了陶瓷的主要特点和应用。
2. 玻璃相：是一种低熔点的非晶态固相，其作用是粘接非晶态晶相，
填充晶相间的空隙，提高致密度，降低烧结温度，抑制晶粒长大等。 玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等是不利的，不能成为 陶瓷的主导组成部分，一般含量为20~40%。
3. 气相（气孔）：是陶瓷组织内部残留下来未排除气体，通常以气孔
形式出现。根据气孔含量，可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多 孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导 热性能，也常常是造成裂纹的根源，应尽量减少制品中的气孔含量。
第十章 陶瓷材料
§10.1 陶瓷材料概述 §10.2 陶瓷材料的结构和性能 §10.3 陶瓷的生产工艺与粉末冶金 §10.4 常用陶瓷材料
§ 10.1 陶瓷材料概述
一、陶瓷材料的概念
§10.1 陶瓷材料概述
传统的陶瓷材料是粘土、石英、长石等硅酸盐类材料，而现代陶瓷 材料是无机非金属材料的统称。其原料已不再是单纯的天然矿物材料， 而是扩大到人工化合物（如Al2O3、SiO2、ZrO2等）。
（二）按原料分类 普通陶瓷（硅酸盐）、特种陶瓷（人工合成）
（三）按性能和用途分类 日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷等。 高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、半导体陶瓷等。
三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
一、陶瓷材料的结构 二、陶瓷材料的性能
一、陶瓷材料的结构
二、陶瓷材料的性能
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
（二）物理、化学性能
1. 熔点很高，大多在2000℃以上，具有很高的耐热性能。
2. 线膨胀系数小，导热性和抗热振性较差，受热易破裂。
3. 化学稳定性高，抗氧化性优良，对酸、碱、盐具有良好的 耐腐蚀性。
4. 大多数陶瓷具有高电阻率，少数具有半导体性质；许多陶 瓷具有特殊性能，如光学性能、电磁性能等。
一、陶瓷生产与粉末冶金生产的工艺
§10.3 陶瓷的生产工 艺与粉末冶金
1. 原料配制
粉末制取 ---- 配料 ---- 混料----制成坯料
机械法，如球磨法、雾化法等； 物理化学法，如还原法、电解法、化学置换法等制备粉末。
2. 坯料成型
将坯料装入模具内，通过一定方法制成具有一定形状、尺寸和密度的生坯。