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第一篇 陶瓷性能与表征2

第1章 陶瓷性能与表征2

1．1 陶瓷材料的化学键2

1．1．1 离子键与离子晶体2

1．1．2 共价键与共价键晶体4

1．1．3 范德华键与氢键5

1．2 陶瓷基本物理性能6

1．2．1 陶瓷的密度及测试6

1．2．2 陶瓷硬度及表征9

1．2．3 陶瓷的熔融与蒸发13

1．3 陶瓷力学性能及表征14

1．3．1 弹性变形与弹性模量15

1．3．2 陶瓷的强度及表征17

1．3．3 陶瓷的断裂韧性及表征23

1．4 陶瓷热学性能及表征25

1．4．1 陶瓷的热容25

1．4．2 陶瓷的热膨胀26

1．4．3 陶瓷的热导率28

1．4．4 陶瓷抗热震性31

1．5 陶瓷电学性能36

1．5．1 陶瓷的绝缘与导电特性36

1．5．2 陶瓷半导体特性37

1．5．3 陶瓷介电性能38

1．6 陶瓷的光学性能40

1．6．1 陶瓷透光性40

1．6．2 陶瓷的颜色44

1．6．3 陶瓷激光器47

1．7 陶瓷的高温性能50

1．7．1 陶瓷的高温强度50

1．7．2 陶瓷的高温蠕变52

1．8 陶瓷的低温性能56

1．8．1 陶瓷低温应用环境56

1．8．2 低温下陶瓷的力学性能57

1．8．3 低温下陶瓷的热学性能59

1．8．4 陶瓷低温性能的测试60

参考文献61

第二篇 陶瓷的制备工艺66

第2章 陶瓷粉体制备66

2．1 概述66

2．2 固相法67

2．2．1 固相法简述67

2．2．2 高温固相反应法67

2．2．3 碳热还原反应法68

2．2．4 盐类热分解法69

2．2．5 自蔓延高温合成70

2．3 液相法75

2．3．1 液相法简述75

2．3．2 化学沉淀法76

2．3．3 溶胶-凝胶法78

2．3．4 醇盐水解法80

2．3．5 水热法81

2．3．6 溶剂蒸发法86

2．4 气相法88

2．4．1 气相法简述88

2．4．2 气相法原理与过程88

2．4．3 气相合成陶瓷粉体分类91

2．4．4 气相合成法特点与评价94

2．4．5 气相法合成工艺94

参考文献105

第3章 陶瓷成型工艺109

3．1 概述109

3．2 干压成型110

3．2．1 干压成型工艺简述110

3．2．2 成型添加剂及造粒控制111

3．2．3 粉料充模与压实过程112

3．2．4 成型压力损失与密度分布114

3．2．5 成型坯体的脱模及移出115

3．2．6 干压成型缺陷及控制116

3．3 等静压成型116

3．3．1 等静压成型工艺及特点116

3．3．2 等静压成型的缺陷与控制117

3．3．3 冷等静压成型技术的应用118

3．4 注浆成型119

3．4．1 注浆成型工艺简述119

3．4．2 注浆基本过程与控制120

3．4．3 注浆成型用石膏模具123

3．4．4 空心实心注浆及缺陷124

3．4．5 其他注浆成型新方法125

3．5 流延成型128

3．5．1 流延成型工艺简述128

3．5．2 流延成型机129

3．5．3 流延成型工艺过程130

3．5．4 非水基流延成型工艺132

3．5．5 水基流延成型工艺136

3．5．6 凝胶流延成型新工艺138

3．6 挤压成型139

3．6．1 挤压成型工艺简述139

3．6．2 挤压成型设备与工艺140

3．6．3 添加剂与塑性料制备141

3．6．4 挤压过程与机理分析143

3．6．5 挤压成型缺陷与控制144

3．7 热压铸成型144

3．7．1 热压铸成型简述144

3．7．2 热压铸浆料制备及要求146

3．7．3 热压铸模具与成型工艺参数146

3．7．4 热压铸坯体的排蜡147

3．7．5 热压铸产品缺陷与控制148

3．8 注射成型148

3．8．1 陶瓷注射成型简述148

3．8．2 注射成型工艺过程与装置149

3．8．3 陶瓷注射成型流变学151

3．8．4 陶瓷注射成型用有机载体154

3．8．5 注射工艺参数与坯体品质157

3．8．6 陶瓷注射成型的热脱脂159

3．8．7 水基萃取脱脂新工艺160

3．8．8 其他脱脂新方法162

3．8．9 陶瓷注射成型的缺陷及控制164

3．8．10 陶瓷注射成型的典型应用165

3．8．11 陶瓷微型注射成型新技术167

3．9 凝胶注模成型168

3．9．1 凝胶注模成型简述168

3．9．2 单体聚合凝胶注模成型原理与工艺170

3．9．3 影响单体聚合凝胶化反应的因素172

3．9．4 不同陶瓷的凝胶注模成型175

3．9．5 凝胶注模成型中的缺陷与控制179

3．9．6 多糖类高分子凝胶注模成型181

3．9．7 其他体系的凝胶注模成型185

3．10 直接凝固注模成型188

3．10．1 直接凝固注模成型简述188

3．10．2 直接凝固注模成型原理与工艺189

3．10．3 氧化物陶瓷的直接凝固注模成型190

3．10．4 直接凝固注模成型陶瓷坯体强度的提高192

3．10．5 非氧化物陶瓷的直接凝固注模成型194

3．10．6 直接凝固注模成型的应用及特点196

3．11 固体无模成型196

3．11．1 固体无模成型原理与分类196

3．11．2 熔融沉积成型技术197

3．11．3 三维打印成型技术198

3．11．4 喷墨打印成型技术199

3．11．5 分层实体成型技术200

3．11．6 立体光刻成型技术201

3．11．7 激光选区烧结成型202

参考文献203

第4章 陶瓷烧结技术213

4．1 概述213

4．2 烧结理论214

4．2．1 烧结理论简述214

4．2．2 烧结过程中的晶粒生长215

4．2．3 固态烧结218

4．2．4 液相烧结223

4．3 热压烧结229

4．3．1 热压烧结简述229

4．3．2 热压炉与模具材料229

4．3．3 热压烧结工艺230

4．3．4 热压烧结的机理231

4．3．5 热压烧结特点及应用232

4．4 热等静压烧结235

4．4．1 热等静压烧结简述235

4．4．2 热等静压装置及发展235

4．4．3 包套式热等静压烧结工艺237

4．4．4 无包套热等静压烧结工艺239

4．4．5 热等静压气体选择及烧结制度240

4．4．6 热等静压特点及对材料性能的影响242

4．4．7 热等静压技术的应用244

4．5 气压烧结246

4．5．1 气压烧结简述246

4．5．2 氮化硅的高温分解与氮气压力作用247

4．5．3 两步气压烧结法248

4．5．4 其他含氮陶瓷的气压烧结253

4．6 微波烧结253

4．6．1 微波烧结简述253

4．6．2 微波加热与烧结原理254

4．6．3 微波烧结系统与加热特性258

4．6．4 各种陶瓷的微波烧结260

4．6．5 微波烧结与材料特性的关联264

4．6．6 微波快速烧结的机理268

4．6．7 微波促进相变及裂纹愈合效应270

4．6．8 陶瓷材料的微波焊接272

4．6．9 陶瓷微波烧结的应用272

4．7 自蔓延致密化烧结274

4．7．1 自蔓延致密化技术简述274

4．7．2 机械加压自蔓延致密化274

4．7．3 气体压力自蔓延致密化277

4．7．4 离心力自蔓延致密化工艺279

4．8 放电等离子烧结280

4．8．1 放电等离子烧结简述280

4．8．2 放电等离子烧结装置的结构及特点280

4．8．3 放电等离子烧结原理与特殊效应281

4．8．4 放电等离子烧结中温度与电流分布282

4．8．5 放电等离子快速烧结与晶粒细化286

4．8．6 纳米复合陶瓷的放电等离子烧结288

4．8．7 其他陶瓷材料的放电等离子烧结290

参考文献297

第5章 陶瓷精密加工304

5．1 概述304

5．2 陶瓷的机械加工304

5．2．1 磨削加工305

5．2．2 研磨加工310

5．2．3 抛光加工312

5．2．4 ELID超精密磨削加工313

5．3 陶瓷的化学加工315

5．3．1 化学研磨抛光315

5．3．2 电泳抛光与磨削316

5．4 陶瓷的电火花加工317

5．4．1 电火花加工原理及特点317

5．4．2 导电陶瓷的电火花加工318

5．4．3 非导电陶瓷放电加工319

5．5 陶瓷的激光加工320

5．5．1 激光加工原理及激光器特性320

5．5．2 激光加工陶瓷工艺及影响因素321

5．6 陶瓷的超声波加工323

5．6．1 超声波加工原理323

5．6．2 超声波加工装置与工艺324

5．7 陶瓷打孔的加工技术325

5．7．1 机械打孔加工方法326

5．7．2 超声波打孔加工方法326

5．7．3 激光打孔加工方法327

参考文献327

第三篇 氧化物与非氧化物陶瓷332

第6章 氧化物结构陶瓷332

6．1 概述332

6．2 氧化铝陶瓷333

6．2．1 氧化铝晶体结构333

6．2．2 氧化铝粉体的制备336

6．2．3 氧化铝陶瓷的烧结339

6．2．4 氧化铝陶瓷显微结构与性能343

6．2．5 氧化铝晶粒异向生长及机理345

6．2．6 氧化铝陶瓷自增韧及其机理349

6．2．7 氧化铝陶瓷特性与工业应用354

6．2．8 氧化铝体系生物陶瓷356

6．3 氧化锆陶瓷360

6．3．1 简述360

6．3．2 氧化锆晶型及晶体结构361

6．3．3 氧化锆的稳定化与相图363

6．3．4 氧化锆陶瓷的增韧机理366

6．3．5 增韧氧化锆陶瓷的制备与性能370

6．3．6 四方氧化锆陶瓷低温老化376

6．3．7 氧化锆陶瓷的高温超塑性379

6．3．8 氧化锆陶瓷的典型应用381

6．4 氧化铍陶瓷384

6．4．1 氧化铍晶体结构与物性384

6．4．2 氧化铍陶瓷制备384

6．4．3 氧化铍陶瓷特点与应用387

6．5 氧化镁陶瓷387

6．5．1 氧化镁晶体结构与物性387

6．5．2 氧化镁陶瓷的制备388

6．5．3 氧化镁陶瓷特点与应用390

6．6 莫来石陶瓷390

6．6．1 莫来石陶瓷简述390

6．6．2 莫来石晶体结构与性质391

6．6．3 莫来石陶瓷相图391

6．6．4 高纯莫来石陶瓷的制备392

6．6．5 莫来石陶瓷性能及应用395

6．7 氧化锆增韧氧化铝陶瓷396

6．7．1 氧化锆增韧氧化铝陶瓷简述396

6．7．2 氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备397

6．7．3 氧化锆增韧氧化铝陶瓷烧结工艺398

6．7．4 氧化锆增韧氧化铝体系及其增韧机制400

6．7．5 不同体系氧化锆增韧氧化铝陶瓷的特性403

6．8 氧化锆增韧莫来石陶瓷405

6．8．1 氧化锆增韧莫来石陶瓷简述405

6．8．2 氧化锆增韧莫来石陶瓷的制备405

6．8．3 氧化锆增韧莫来石陶瓷的结构与性能408

参考文献409

第7章 氮化物陶瓷417

7．1 概述417

7．2 氮化硅陶瓷418

7．2．1 氮化硅陶瓷简述418

7．2．2 氮化硅的晶型与结构418

7．2．3 氮化硅粉末的合成420

7．2．4 氮化硅陶瓷的烧结方法423

7．2．5 氮化硅陶瓷性能及高温特性432

7．2．6 氮化硅陶瓷的工程应用436

7．3 氮化铝陶瓷439

7．3．1 氮化铝陶瓷简述439

7．3．2 氮化铝晶体结构与物性440

7．3．3 氮化铝陶瓷的热导率及导热机理440

7．3．4 氮化铝粉末合成441

7．3．5 氮化铝陶瓷的烧结443

7．3．6 高热导率氮化铝陶瓷制备446

7．3．7 氮化铝陶瓷特性与应用447

7．4 赛隆陶瓷449

7．4．1 赛隆陶瓷简述449

7．4．2 β-赛隆陶瓷450

7．4．3 α-赛隆陶瓷453

7．4．4 （α＋β）-赛隆陶瓷455

7．4．5 长柱状晶α-赛隆陶瓷456

7．4．6 赛隆陶瓷的工程应用457

7．5 氮化硼陶瓷458

7．5．1 氮化硼晶体结构及特征458

7．5．2 氮化硼粉末的制备459

7．5．3 氮化硼陶瓷的烧结460

7．5．4 氮化硼陶瓷的性能及应用461

参考文献463

第8章 碳化物陶瓷468

8．1 概述468

8．2 碳化硅陶瓷469

8．2．1 碳化硅陶瓷简述469

8．2．2 碳化硅晶型与结构470

8．2．3 碳化硅粉体的合成471

8．2．4 碳化硅陶瓷的烧结473

8．2．5 碳化硅陶瓷的性能480

8．2．6 碳化硅陶瓷的特点与用途483

8．3 碳化硼陶瓷486

8．3．1 碳化硼陶瓷简述486

8．3．2 碳化硼化学组成与结构486

8．3．3 碳化硼粉料的合成487

8．3．4 碳化硼陶瓷的致密化烧结488

8．3．5 碳化硼陶瓷的性能与应用492

参考文献494

第四篇 其他类型结构陶瓷材料498

第9章 低膨胀陶瓷498

9．1 概述498

9．2 堇青石陶瓷498

9．2．1 堇青石晶体结构及基本特性498

9．2．2 堇青石陶瓷相图与制备500

9．2．3 降低堇青石陶瓷热膨胀系数的方法502

9．2．4 堇青石陶瓷的工业应用505

9．3 钛酸铝陶瓷507

9．3．1 钛酸铝晶体结构与相图508

9．3．2 钛酸铝的热膨胀性和强度与其结构的关系509

9．3．3 钛酸铝陶瓷的制备及性能改善510

9．3．4 钛酸铝陶瓷的典型性能及工程应用513

9．4 熔融石英陶瓷514

9．4．1 熔融石英陶瓷简述514

9．4．2 熔融石英陶瓷的制备与性能515

9．4．3 熔融石英陶瓷增强及其复合材料517

9．4．4 熔融石英陶瓷的特性与工程应用518

9．5 锂质陶瓷520

9．5．1 锂质陶瓷简述520

9．5．2 晶体结构及Li2O-Al2O3-SiO2三元相图521

9．5．3 锂质耐热陶瓷制备与性能522

9．5．4 锂质陶瓷的应用523

参考文献523

第10章 可加工陶瓷527

10．1 概述527

10．2 云母玻璃陶瓷527

10．2．1 显微结构与可切削机理527

10．2．2 云母玻璃陶瓷制备工艺529

10．2．3 云母玻璃陶瓷性能调控530

10．2．4 云母玻璃陶瓷的特性及应用531

10．3 Ti3SiC2系陶瓷532

10．3．1 Ti3SiC2系陶瓷简述532

10．3．2 Ti3SiC2系晶体结构及物性532

10．3．3 Ti3SiC2系陶瓷的制备与性能533

10．3．4 Ti3SiC2系陶瓷可加工性536

10．3．5 Ti3SiC2系陶瓷的工程应用537

10．4 稀土磷酸盐／氧化物复合陶瓷538

10．4．1 稀土磷酸盐／氧化物陶瓷简述538

10．4．2 稀土磷酸盐（LaPO4、CePO4）的结构与特性538

10．4．3 稀土磷酸盐／氧化物陶瓷可加工性及机理539

10．4．4 几类主要的稀土磷酸盐／氧化物可加工陶瓷540

10．5 含h-BN的可加工复合陶瓷544

10．5．1 含h-BN的可加工陶瓷简述544

10．5．2 Si3N4（AlN）／h-BN体系544

10．5．3 SiC（B4C）／h-BN体系547

10．5．4 Al2O3（ZrO2）／h-BN体系548

参考文献550

第11章 透明陶瓷554

11．1 概述554

11．2 陶瓷透明性原理及制备关键因素554

11．2．1 陶瓷透明性原理554

11．2．2 影响透明性的主要因素556

11．2．3 透明陶瓷制备关键工艺因素557

11．3 陶瓷透光率的表征及测试558

11．4 氧化铝透明陶瓷558

11．4．1 氧化铝透明陶瓷简述558

11．4．2 透明氧化铝陶瓷制备技术559

11．4．3 透明氧化铝陶瓷的应用562

11．5 氧化镁透明陶瓷564

11．5．1 透明氧化镁陶瓷特点与性能564

11．5．2 透明氧化镁陶瓷的烧结565

11．6 氧化钇透明陶瓷566

11．6．1 氧化钇透明陶瓷简述566

11．6．2 氧化钇透明陶瓷的致密化烧结567

11．6．3 氧化钇透明陶瓷的应用568

11．7 镁铝尖晶石透明陶瓷569

11．7．1 镁铝尖晶石透明陶瓷简述569

11．7．2 镁铝尖晶石透明陶瓷特性569

11．7．3 镁铝尖晶石透明陶瓷的制备570

11．8 钇铝石榴石激光透明陶瓷572

11．8．1 钇铝石榴石激光透明陶瓷的发展历程572

11．8．2 钇铝石榴石晶体结构及特性574

11．8．3 钇铝石榴石激光透明陶瓷与单晶的比较574

11．8．4 钇铝石榴石激光透明陶瓷的制备576

11．8．5 钇铝石榴石激光透明陶瓷的应用578

11．9 氮化铝透明陶瓷579

11．9．1 氮化铝透明陶瓷的发展与性能579

11．9．2 氮化铝透明陶瓷的烧结工艺580

11．10 赛隆透明陶瓷582

11．10．1 赛隆透明陶瓷发展与性能582

11．10．2 α-赛隆透明陶瓷的制备583

11．10．3 （α＋β）-赛隆透明陶瓷的制备586

11．11 阿隆透明陶瓷586

11．11．1 阿隆陶瓷的组成结构与相图586

11．11．2 阿隆透明陶瓷的制备方法587

11．11．3 阿隆透明陶瓷的性能及应用590

参考文献590

第12章 超高温陶瓷595

12．1 概述595

12．1．1 超高温陶瓷的概念595

12．1．2 超高温陶瓷研究背景596

12．1．3 超高温陶瓷研究体系与进展597

12．2 超高温陶瓷晶体结构与物性598

12．3 超高温陶瓷的基本性能599

12．3．1 力学性能599

12．3．2 热学性能600

12．3．3 电学性能602

12．3．4 高温抗氧化性及机理603

12．4 ZrB2（HfB2）基超高温陶瓷的制备与性能604

12．4．1 ZrB2（HfB2）致密化烧结工艺604

12．4．2 添加剂对ZrB2（HfB2）烧结和性能的影响609

12．5 ZrB2（HfB2）-SiC系超高温陶瓷611

12．5．1 ZrB2（HfB2）-SiC陶瓷的力学性能611

12．5．2 ZrB2（HfB2）-SiC系陶瓷的抗氧化性能612

12．5．3 ZrB2（HfB2）-SiC基多相超高温陶瓷614

参考文献615

索引618