先进陶瓷材料VIP专享VIP免费

第三章先进陶瓷材料陶瓷—是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、针和武器。在人类学会用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬的陶器。据考古学家分析，距今大约1万年前，就有陶器出现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的出现称为新石器时代开始的标志。在我国，陶器大约出现在8000年前，经过历代的改进，技术水平提高很快。兵马俑，亦称陶俑，是典型的陶制品宜兴紫砂壶自明朝流传至今，制造技术精湛，色泽淳朴，用来泡茶，茶不失原味，耐热保温，不易变质。紫砂泥由粘土、石英、云母、赤铁矿组成，其中Fe2O3含量约占7%-10%，TiO2>1%。著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白色粘土做胎，以Cu、Fe、Co、Mn等的矿物做釉的着色剂，经两次烧制后，成为绚丽多彩的陶器精品，另世人叹服。在远古的石器时代，人类的祖先用天然的石头做成刀、斧、针和武器。在人类学会用火之后，人们用粘土加上水，合成泥，捏成各种器皿的形状，然后在火中焙烧，得到了十分坚硬的陶器。据考古学家分析，距今大约1万年前，就有陶器出现。这是人类最早、最伟大的文明创造。恩格斯把陶器的出现称为新石器时代开始的标志。在我国，陶器大约出现在8000年前，经过历代的改进，技术水平提高很快。有了陶器，人类可以吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可以长时间地储存食物；陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供了物质条件，为人类的进化立下了不朽的功勋。陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。经过了几千年的发展，出现了瓷器。从陶到瓷，在技术上主要实现了三大突破：瓷土的发现和利用瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等称为助熔剂的物质明显减少，SiO2的含量也降至70%以下，而Al2O3的含量显著增加。釉的发明和创新釉是覆盖在瓷器表面的一种玻璃态的物质，它是用矿物（长石、方解石、石英、滑石、高岭土等）和颜料按照一定的比例配制而成，用多种方法施于陶瓷胚体表面。烧制温度的提高烧制温度从800～1000℃提高到1200℃以上，相应配套的出现了窑炉。高温使釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器的表面，冷却后之地坚硬、光滑、不沾污、高度绝缘、色彩艳丽动人。瓷器是我国古代最重要的发明之一，凝聚着我国劳动人民的智慧。最早出现于距今3000多年前的商周，后经过近1000年的发展，到汉代已日趋成熟，在唐、宋、元、明、清历代，造瓷技术水平登峰造极，江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。至今藏于中国故宫博物院的大批古瓷器都是传世珍品。中国瓷器精美绝伦，作为中华文明的象征，征服了西方（17世纪）。据考证，系统向西方介绍中国瓷器的原料、配方和制作技术的是一个叫殷弘绪的法国传教士，他在清康熙年间来到中国，并在景德镇居住了7年，通过与当地瓷工的接触了解造瓷技术，1712年9月1日他在发往欧洲的一封信中，详细介绍了中国的造瓷术，1716年这封信被刊登在欧洲“专家”杂志上。1717年他又将中国的瓷土（高岭土）寄往欧洲。此后，寻找高岭土，仿制中国瓷器的热潮席卷欧洲，1750年法、英相继找到瓷土，1768年制出瓷器，与此前后丹麦、西班牙也先后做出瓷器。第一部分陶瓷基础知识1.陶瓷的性能(1)硬度是各类材料中最高的。（高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV）(2)强度理论强度很高，耐压（抗压强度高），抗弯（抗弯强度高），不耐拉（抗拉强度很低，比抗压强度低一个数量级）较高的高温强度。(3)塑性，在室温几乎没有塑性，韧性差，脆性大，是陶瓷的最大缺点。(4)热膨胀性低，导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～10-5w/mK﹒）(5)热稳定性—抗热振性（在不同温度范围波动时的寿命）急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低（比金属低的多，日用陶瓷220℃）(6)化学稳定性：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、酸、碱、盐）(7)导电性—大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体（NiO，Fe3O4等）2陶瓷的制备2.1陶瓷原料的种类与性质①粘土与高岭土...