緒論名詞解釋
特種陶瓷
採用高度精選的原料，具有能精確控制的化學組成，按照便於控制的製造技術加工的，便於進行結構設計，具有優異特性的陶瓷。
結構陶瓷
具有高硬、高強、耐磨、耐蝕、耐高溫、潤滑性好等效能，可用作機械結構零部件的陶瓷材料。
功能陶瓷
具有聲、光、電、熱、磁特性和化學、生物功能的陶瓷材料。
簡述特種陶瓷和傳統陶瓷的區別
①原材料不同。
傳統陶瓷以天然礦物，如粘土、石英和長石等不加處理直接使用；而現代陶瓷則使用經人工合成的高質量粉體作起始材料，突破了傳統陶瓷以粘土為主要原料的界線，代之以「高度精選的原料」。②結構不同。
傳統陶瓷的組成由粘土的組成決定，不同產地的陶瓷有不同的質地，所以由於原料的不同導致傳統陶瓷材料中化學和相組成的複雜多樣、雜質成分和雜質相較多而不易控制，顯微結構粗劣而不夠均勻，多氣孔；先進陶瓷的化學和相組成較簡單明晰，純度高，即使是復相材料，也是人為調控設計新增的，所以先進陶瓷材料的顯微結構一般均勻而細密。③製備工藝不同。
傳統陶瓷用的礦物經混合可直接用於濕法成型，如泥料的塑性成型和漿料的注漿成型，材料的燒結溫度較低，一般為900℃-1400℃，燒成後一般不需加工；而先進陶瓷一般用高純度粉體新增有機新增劑才能適合於乾法或濕法成型，材料的燒結溫度較高，根據材料不同從1200℃到2200℃，燒成後一般尚需加工。在製備工藝上突破了傳統陶瓷以爐窯為主要生產手段的界限，廣泛採用諸如真空燒結、保護氣氛燒結、熱壓、熱等靜壓等先進手段。④效能不同。
由於以上各點的不同，導致傳統陶瓷和先進陶瓷材料效能的極大差異，不僅後者在效能上遠優於前者，而且特種陶瓷材料還發掘出傳統陶瓷材料所沒有的效能和用途。傳統陶瓷材料一般限於日用和建築使用，而特種陶瓷具有優良的物理力學效能，高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震，而且在熱、光、聲、電、磁、化學、生物等方面具有卓越的功能，某些效能遠遠超過現代優質合金和高分子材料。因而登上新材料革命的主角地位，在工業領域，如石油、化工、鋼鐵、電子、紡織和汽車等行業，以及很多尖端技術領域如航天、核工業和軍事工業中有著廣泛的應用價值和潛力。
3特種陶瓷的分類方法和怎樣進行分類
特種陶瓷材料根據所需的特性不同，可作為機械材料、耐熱材料、化學材料、光學材料、電氣材料和生物醫學材料，在不同的領域得到廣泛的應用。根據效能及用途的不同，特種陶瓷可分為結構材料用陶瓷(主要是用於耐磨損、高強度、耐熱、耐熱衝擊高剛性、低熱膨脹性和隔熱等結構陶瓷材料)和功能陶瓷(包括電磁功能、光電功能和生物—化學功能等陶瓷製品和材料，另外還有核陶瓷材料和其他功能材料等)兩大類。特種陶瓷材料按化學組成可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。
此外，為了改善陶瓷的效能，有時要在陶瓷基體中新增各種纖維、晶須、超細微粒等，這樣就構成了多種陶瓷基複合材料。
4特種陶瓷韌化主要途徑有哪些
①氧化鋯相變增韌，②微裂紋增韌；③纖維(晶須)補強增韌；④顆粒瀰散補強增韌；⑤奈米陶瓷增強增韌。①氧化鋯相變增韌,把相變作為陶瓷增韌的手段並取得顯著效果是從部分穩定氧化鋯提高抗熱震性的研究開始的。下面以氧化鋯為例,簡單說明這一問題。
從相圖可知，純氧化鋯在1000℃附近有固相轉變，從高溫正方氧化鋯變為低溫單斜氧化鋯。由於相變需消耗大量功，因此使裂紋尖端應力鬆弛，故阻礙裂紋的進一步擴充套件,材料得到韌化。②微裂紋增韌在裂紋擴充套件中，瀰散於陶瓷基體中的韌性相起著附加的能量吸收作用，從而使裂紋尖端區域高度集中的應力得以部分消除，抑制了原先可能到達的臨界狀態，提高了材料對裂紋擴充套件的抗力，相應改善了材料的韌性。
③纖維(晶須)補強增韌高強度和高模量的纖維既能為基體分擔大部分外加應力，又可阻礙裂紋的擴充套件，並能在區域性纖維發生斷裂時以「拔出功」的形式消耗部分能量,起到提高斷裂能並克服脆性的效果。④顆粒瀰散補強增韌用顆粒作為增韌劑製作顆粒增韌陶瓷基複合材料，其原料混合均勻化及燒結緻密化都比纖維和晶須複合材料簡便易行。因此，儘管顆粒的增韌效果不如晶須和纖維，但如晶粒種類、粒徑、含量及基體材料選擇得當仍有一定韌化效果，同時會帶來高溫強度、高溫蠕變效能的改善。
5特種陶瓷主要研究內容和任務
特種陶瓷材料的研究，主要是探求和了解材料的組成、結構與效能之間的關係。特種陶瓷的研究任務（1）研究現有材料的效能及改變它的途徑；（2）發掘材料新的效能；（3）探索和發展新的材料4）研究製備材料的最佳工藝；（5）對燒後的製品進行的冷加工技術。
6特種陶瓷的發展趨勢
(1)氣相凝集法製備奈米粉體將成為先進陶瓷粉體研究發展的重點
(2)快速原型製造技術(rpm)和膠態成型將向傳統成型技術挑戰
(3)微波燒結和放電等離子燒結(sps)是獲得奈米塊狀陶瓷材料的有效燒結方法
(4)奈米材料的應用將為先進陶瓷材料帶來新的活力
第一章特種陶瓷粉體的效能表徵製備及其裝置
1名詞解釋
粉體顆粒：指在物質的本質結構不發生改變的情況下，分散或細化而得到的固態基本顆粒。團聚體：
由一次顆粒通過表面力吸引或化學鍵鍵合形成的顆粒，它是很多一次顆粒的集合體。膠粒：即膠體顆粒。
膠粒尺寸小於100nm，並可在液相中形成穩定膠體而無沉降現象。
2了解常用的表徵顆粒尺寸大小的等體積球相當徑、等面積球相當徑、斯托克斯徑、馬丁徑、費萊特徑等體積球相當徑是說某顆粒所具有的體積用同樣體積的球來與之相當，這種球的直徑，就代表該顆粒的大小即等體積相當徑。例如：某邊長為1的正方體，其體積等於直徑為1．24的圓球體積，那麼，該正方體顆粒的等體積球相當徑就為1．24。
由於這種方法侷限於顆粒體積可求的條件，因此，適用範圍不太廣。但由於它直接與顆粒的質量對應，所以又很有用處。等面積球相當徑是用與實際顆粒有相同表面積的球的直徑來表示粒度的一種方法。
顯然，當顆粒形狀簡單或者比較規則時，表面積容易求得。然而，實際顆粒的形狀都較複雜，不易直接求得。但在實際應用中，一般都是通過流體透過法或吸附法等間接方法得到。
這種方法比較實用。等沉降速度相當徑也稱為斯托克斯徑。斯托克斯假設：
當速度達到極限值時，在無限大範圍的粘性流體中沉降的球體顆粒的阻力，完全由流體的粘滯力所致。馬丁徑也稱定向徑，是最簡單的粒徑表示法。它是指顆粒影象的對開線長度。
該對開線可以在任何方向上畫出，只要對所有顆粒來說，保持同一方向。費萊特徑是指顆粒影象的二對邊切線(相互平行)之間的距離。但只要選定乙個方向之後，任意顆粒影象的切線都必須與該方向平行。
以上兩種表示法都是以各顆粒按隨機分布為條件的。
3什麼是粒度分布，常用的粒度分布方式有哪些
粉體通常由不同尺寸的顆粒組成，即顆粒分布，可分為頻率分布和積累分布。顆粒分布常見的表達形式有粒度分布曲線、平均粒徑、標準偏差、分布寬度等。
粒度分布是表徵多分散體系中顆粒大小不均一程度的物理量。粒度分布範圍越窄，我們就說分布的分散程度越小，其集中度越高。
4試述特種陶瓷粉體的特徵(1)化學組成精確。
(2)化學組成均勻性好。(3)純度高。
(4)適當小的顆粒尺寸。
(5)球狀顆粒，且尺寸均勻單一。(6)分散性好，無團聚。
6什麼是固相法、氣相法、液相法，簡述工藝流程
固相法就是以固態物質為出發原料，通過一定的物理與化學過程來製備陶瓷粉體的方法。
固相原料——配料——混合——合成——粉碎——粉體
氣相法是直接利用氣體或者通過各種手段將物質變成氣體，使之在氣體狀態下發生物理變化或化學反應，最後在冷卻過程中凝聚長大形成粉體的方法。
蒸發-凝聚法（pvd）：原料——高溫氣化——急冷——粉體
蒸發-凝聚法是將原料加熱至高溫(用電弧或等離子流等加熱)，使之氣化，接著在電弧焰和等離子焰與冷卻環境造成的較大溫度梯度條件下急冷，凝聚成微粒狀物料的方法。
氣相化學反應法(cvd)：金屬化合物蒸氣——化學反應——粉體
氣相化學反應法是揮發性金屬化合物的蒸氣通過化學反應合成所需物質的方法。
液相合成法也稱溼化學法或溶液法。溶液法從均相的溶液出發，將相關組分的溶液按所需的比例進行充分的混合，再通過各種途徑將溶質與溶劑分離，得到所需要組分的前驅體，然後將前驅體經過一定的分解合成處理，獲得特種陶瓷粉體，可以細分為脫溶劑法、沉澱法、溶膠-凝膠法、水熱法等。溶液製備——溶液混合——脫水——前驅體——分解合成——粉體
7常用的氣相法有哪些，各有何特點（3個）
一種是系統中不發生化學反應的蒸發-凝聚法（pvd），另一種是氣相化學反應法(cvd)。
8簡述水熱法製備陶瓷粉體的特點
（1）由於反應是在相對高的溫度和壓力下進行，因此有可能實現在常規條件下不能進行的反應。
（2）改變反應條件（溫度、酸鹼度、原料配比等）可能得到就有不同晶體結構、組成、形貌和顆粒尺寸的產物。（3）工藝相對簡單，經濟實用，過程汙染小。
9試述溶膠-凝膠法製備陶瓷粉體的特點和工藝過程
1、在溶液中進行反應，均勻度高；2、化學計量準確，易於改型摻雜；3、燒結溫度可較大降低；4、制得的粉料粒徑小，分布均勻，純度高。工藝過程：
10溶劑蒸發法包括哪些方法，各有何特點
(1)冰（冷）凍乾燥法
1)在溶液狀態下均勻混合，適於新增微量組分，有效合成特種陶瓷材料，精確控制最終組分；
2)製備的粉體粒度為10~500nm，容易獲得易燒結的特種陶瓷粉體；
3)操作簡單，特別適用於高純材料用微粉的製備。
(2)噴霧乾燥法
噴霧乾燥法是將浴液分散成小液滴噴入熱風中，使之迅速乾燥的方法。
1)應用廣泛，工藝簡單；
2)制得的粉體具有化學均勻性好，重複性、穩定性與一致性好，以及球狀顆粒，流動性好的特點；
3)適於工業化大規模生產微粉。
(3)噴霧熱分解法
噴霧熱分解法是一種將金屬鹽溶液噴入高溫氣氛中，立即引起溶劑的蒸發和金屬鹽的熱分解，從而直接合成氧
化物粉料的方法。
1)不需過濾、洗滌、乾燥、燒結及再粉碎等過程；
2)產品純度高，分散性好，粒度均勻可控，能夠製備多組分復合粉體。
1沉澱法製備陶瓷粉體有哪些方法，各有何特點
（1）直接沉澱法
1)沉澱劑通常使用氨水等，**方便，經濟便宜，不引入雜質離子。
2)沉澱過程是不平衡的。
（2）均勻沉澱法
1)不外加沉澱劑，而是使溶液內生成沉澱劑，消除了沉澱劑的區域性不均勻性；
2)沉澱的純度很高，而且由於體積小，因而容易進行過濾、清洗操作；
材料綜合實驗試題
判斷題 1 單體僅在少量的引發劑存在下進行的聚合反應，或直接在光 熱和輻射作用下進行的聚合反應叫單體聚合 2 工業上生產膠水時為了降低游離甲醛的含量，常將ph調至7 8後加入少量尿素，發生脲醛化反應 填空題 1 丙烯酸類樹脂，最具代表性的是聚甲基丙烯酸甲酯 簡稱 pmma 最大的特點是具有優異的光學...
特種光學鍍膜材料
微型 生物發動機 問機 鑽探過程，以便將檢測儀器下到鑽孔中。暫停鑽探程序的代價極高，就近海鑽探而言，一天損失高達 萬美元 萬美元。一段時間以來，在鑽探過程中利用光纖遙測技術傳送井下鑽具資訊的想法，引起了石油和天然氣鑽探業人士的興趣。然而，人們認為這種技術的成本太高，必須用體積龐大的鐵甲來保護脆弱的光...
特種矽溶膠與特種耐火材料
鑄造用矽溶膠 使用效能要求 優良的常溫穩定性與耐火材料良好的兼 容性較快的乾燥速度較高的溼強度 適中的高溫強度較低的殘留強度 效能指標要求sio2 15 50 粒經 nm 5 100ph 3 7 或9 10.5na2o 0.3 0.8粘度 25 5 16比重 1.1 1.4 快乾 加強型 矽溶膠 普...