陶瓷片材料在各领域的用途性能的研究

第一篇：陶瓷片材料在各领域的用途性能的研究

陶瓷片材料在各领域的用途性能的研究

上世纪80年代，随着我国电子工业的发展和民品需要，家用电器中对陶瓷滤波器及陶瓷谐振器的需求量迅猛增多，江西景德镇999厂和上海无线电一厂同时引进日本村田压电陶瓷频率元件生产线，从此拉开了我国压电陶瓷产品由军品转为民品的大批生产序幕。通过摸索和消化日本引进线的先进材料和工艺，国内很多中小型的压电陶瓷生产厂家得到了迅速发展，如深圳市佳日丰泰电子科技有限公司、深圳市佳日丰电子材料有限公司等。佳日丰泰电子、佳日丰电子材料当时的主打产品是压电陶瓷蜂鸣器，每月的产量在上千万只，通过先进工艺线的引进、消化、吸收和提高，很快成为国内高产量、品种齐全的高频器件制造商，佳日丰泰电子开始生产小量的多片高导热陶瓷片滤波器，现在已发展成为国内中频陶瓷片材料滤波器的制造商，陶瓷片材料取得巨大发展。

回顾我国压电陶瓷行业的发展，20年前只有山东大学、清华大学、华南工学院、天津大学、四川大学、上海科大等几所大学设有压电材料及应用的专业，上海硅酸盐研究所、中电科技集团第7研究所和第26研究所等建有压电陶瓷材料和应用研究室，生产厂家只有山东淄博无线电陶瓷厂，主要开展的项目大多与军用产品有关。涉及民用的产品只有大量生产的压电陶瓷蜂鸣器和点火器，小量用于邮电通信的多片陶瓷滤波器、机械滤波器、用于水声和超声的压电陶瓷换能器等。

为了适应各类压电器件对材料性能的不同要求，材料研究人员广泛进行了改性添加剂的研究，开发出了大量高性能压电陶瓷材料。

钛酸铅陶瓷（PT）

上世纪90年代末，为了满足制造10MHz以上高频陶瓷片材料滤波器和氧化铝陶瓷片谐振器的需要，材料研究人员通过对钛酸铅陶瓷材料用少量氧化镧取代，并适量添加锰、铌、铈离子，得到了高频响应好、温度稳定性优良的改性钛酸铅陶瓷材料，其电性能与日本村田同期同类材料相当。同时还研究出了适合用于高温超声换能器的钛酸铅压电陶瓷材料，成功用于高温使用环境的石油深井探测和流量计等。

锆钛酸铅陶瓷（PZT）

上世纪80年代，江西景德镇999厂和上海无线电一厂同时引进日本村田压电陶瓷片材料频率元件生产线，主要原材料靠国外提供，这给国内的大批量生产和降低成本造成了较大的困难，为了打破外国封锁，通过对PZT材料进行研发和改进，很快实现了陶瓷片材料配方的国产化，自主开发的PZT压电陶瓷片材料电性能指标完全达到要求。接着又研究出多种适合不同带宽的PZT压电陶瓷材料。

三元系陶瓷

近20年来，我国在三元系压电陶瓷片材料的改性研究方面做了大量的继续研究工作，试验了多种元素的组合取代和添加，拓展出许多改性三元系、四元系和多元系材料，如：PCM-PZT、PMS-PZT、PNZ-PNS—PZT、PMS-PNZ-PNS—PZT等，这些材料具有不同的性能，能满足各种需要，使压电陶瓷的应用面得到快速扩展。

无铅压电陶瓷

上述压电高导热陶瓷片均含有大量的铅，制造过程会导致环境污染，为了减少污染，国内外科研人员开展了无铅系压电陶瓷的研究，与含铅系压电陶瓷片材料相比、无铅系压电陶瓷的性能明显不同于含铅压电陶瓷，如无铅系压电陶瓷的居里点约高出200℃～300℃，介电常数仅140～150，机械品质因数高达4000～7000。但是，无铅压电陶瓷的机电耦合系数等性能远不如含铅陶瓷，加之制造工艺难以控制，故无铅压电陶瓷仅在一些特定领域应用，其研究工作仍在进行中。

应用快速渗透

经过20年的发展，当今，压电陶瓷产品门类齐全，不仅广泛用于军事和工业领域，还渗透到了人们日常生活的每个角落。其应用领域主要涉及以下5个方面：

第一，频率控制器件。近几年发展较快的有陶瓷谐振器、陶瓷滤波器，还有调谐音叉滤波器、机械滤波器、陶瓷鉴频器、陷波器和延迟线。其中陶瓷谐振

器、陶瓷滤波器产量已经占我国压电陶瓷产品的65%以上，相当引人注目。特别是陶瓷谐振器具有高稳定、无需调节、尺寸小和成本低等特点。典型的应用有：电视机、摄录像机、计算机、CD-ROM驱动器、汽车电器、VCD、电话机、复印机、语音合成器、遥控器和玩具等。

第二，压电超声换能器。压电超声换能器是发射和接收超声波的声学器件，在水和空气介质中广泛应用。在水声通信中起雷达的作用，被称为声呐，是各类舰船必不可少的重要传感器。在工业中，超声换能器已被用于超声清洗、超声精密加工、超声加湿、超声乳化、超声种子处理、超声探伤和超声诊断等。当今，压电超声换能器的另一广泛应用领域是遥测、遥控系统和报警系统。

第三，压电发声器。压电发声器的典型产品是压电蜂鸣器和压电送、受话器、手表、计算器、电子闹钟、小型警铃以及电话、手机的振铃都离不开蜂鸣器。带有晶体管振荡电路和直流电源的蜂鸣器可发出连续声音，带有开关电路的蜂鸣器可发出断续声音，属于声换能器的水下微音器和扬声器还可用来驱赶或引诱鱼群。

第四，计测和控制用压电器件。计测和控制用压电器件主要有压力、加速度、角速度传感器以及超声测深、超声测厚、超声测流速、超声诊断等。

第五，压电点火器和压电变压器。1965年开始批量生产压电点火器，近20年来得到了更快的发展，我国目前几乎所有煤气灶、浴室煤气锅炉、煤气房间加热器、煤气热水器和香烟打火机都用压电点火器。压电变压器具有结构简单、尺寸小、变压比高、机电转换效率高、无电磁干扰和安全等优点，故用于静电除烟器、负离子发生器、静电涂覆设备、静电复印机、电场治疗仪和液晶背光源等。

声表面波形成完整体系

声表面波器件是电子陶瓷领域一个热门产品。声表面波（SAW）是沿物体表面传播的一种弹性波，我国声表面技术的开发从1970年开始，经过了37年的研究和发展，已基本形成了从理论研究、晶体材料生长加工、器件设计和生产

以及系统应用的完整体系。

我国声表面波技术的发展大致可以分为3个阶段：

第一阶段，声表面波技术应用于军事领域开发与应用。声表面波技术开发的初动力各国都来源于国防军事领域，我国也不例外;雷达、通信、导航和电子对抗等均采用了各种各样的SAW信号处理器件。

第二阶段，声表波技术应用于广播电视领域。第三阶段，声表面波技术应用于现代通信。

声表面波在我国经历了30多年的发展，涌现了30多家大大小小的生产企业，虽然厂家众多，但技术水平和生产规模有限，除中电科技的第26、55研究所、德清华莹电子有限公司、无锡好达电子有限公司等在生产技术、规模和产品种类上有一定的优势外，余者规模小，主要以生产电视中频滤波器、谐振器以及对讲机滤波器等工艺要求相对较低的产品为主，产品价格低廉。

从产品的封装上看，电视中频声表面波滤波器由金属封装朝塑壳封装方向发展，由于塑壳封装具有体积小、重量轻的特点，特别是在一体化高频头中可以体现其优势，国内很多生产企业都开发了自己的塑封产品，从规模上看，无锡好达电子有限公司和中电科技德清华莹电子有限公司在塑封产品上占据了较大的市场份额。

SMD产品目前国内能批量化生产的小尺寸是3mm×3mm，主要生产单位有中电科技的55所、德清华莹、26所和无锡好达电子有限公司等。现RF滤波器的主流产品封装都是采用2.5mm×2.0mm以下的倒装焊技术，故国内目前SAWRF滤波器生产受到了很大的限制，由于成本、技术等因素，国内几家有实力的研究所和生产企业都还无在缩小产品封装上进一步投入的计划，南阳金冠集团曾投入了部分倒装焊设备，但还不具生产能力。

我国的声表面波行业和国外相比，总体存在不小的差距。产品研发没有太多的科研机构和大专院校作为技术支撑，缺乏一支基础研究的队伍，由于市场竞争的因素，各单位各自为政，缺乏学术交流，很多小企业不具研发能力。

从生产技术和生产规模上看，和国际上的一些知名公司如EPCOS、Murata、Fujistu、SANYO等相比还存在着很大差距，包括封装技术、自动化程度、工艺水平、生产规模等。

随着市场竞争加剧，目前整个声表产业的赢利普遍不高，大市场手机RF滤波器已经在维持水平上生产，失去了投资机会。要想未来在行业里有一定生存地位，通过自己的技术进步，不断提高产品成品率、降低生产成本、提高产品质量，增强规模化生产能力。我国声表面波行业在未来发展上，可以做以下几方面工作：

第一，加强行业内相互合作和资源整合。第二，扩大国际技术合作。

第三，积极探索新的应用领域。声表面波技术除了目前的常。规应用外，还有在传感器、射频设别（RFID）等方面的一些特殊用途。

第二篇：EVA材料的性能和用途

EVA材料的性能和作用

热熔胶（EVA）。热熔胶是一种不含水，不需溶剂的固体可熔性聚合物。在常温下热熔胶为固体，加热到一定温度后熔融，变成能流动而已有粘结性的液体。热熔胶的种类很多，用于书刊装订的热熔胶是聚乙烯醋酸乙烯酯。

热熔胶的主要成分是以乙烯和醋酸乙烯在高压下共聚而成的树脂为基本树脂，它决定了热熔胶的基本性能。再加上提高粘结强度的增粘剂（松香）、胶液粘度及凝固速度调节剂（石蜡）和少量抗氧化剂（二叔了基对甲基苯酿之类的物质）以减缓热熔胶的老化速度。热熔胶主要用于书刊的无线胶订联动线，在装订线的胶锅内将热熔胶预热后，涂刷到铣背打毛后的书志背上。

热熔胶的主要特点是：

①小热熔腔中不含水和溶剂。常温下为固体，高温时变为流动性良好的液体，不易燃。对人体无害；

②凝固速度快。离开胶锅后7～30s即凝固，无需烘干或加其它固化剂，完全适应高速自动化的要求，所以它已成为平装无线胶厂联动线的最好胶粘材料；

③热熔胶可以粘结多种物质，尤其是多孔性的同质材料之间的粘结力更强，固化后的胶膜柔韧性好；

④热熔胶可以重新加热再使用，而且耐化学药品性强。

热熔胶不耐热，软化点低，使用热熔胶时要采用治热，使固体EVA树脂熔融。为了保证无线胶订的质量，应当严格控制热熔胶加工使用的温度。正常的工作温度在150～180℃，是书册的最佳粘结温度。预热胶锅的预热温度通常要低于工作温度15～20℃。根据书芯的厚度和纸张的质量不同，上胶温度也不同，书芯厚、纸质好的，胶液的工作温度可以提高到175～185℃。胶液温度越高，流动越快，当温度超过200℃时，胶液便开始变色老化，凝固的时间变长，致使无线胶订的粘结质量交差。

EVA热熔胶是一种不需溶剂、不含水分100%的固体可熔性聚合物；它在常温下为固体，加热熔融到一定温度变为能流动，且有一定粘性的液体。熔融后的EVA热熔胶，呈浅棕色或白色（加入钛白粉）。

EVA热熔胶由基本树脂、增粘剂、粘度调节剂和抗氧剂等成分组成。基本树脂

热熔胶的基本树脂是乙烯和醋酸乙烯在高温高压下共聚而成的，即EVA树脂。这种树脂是制作热熔胶的主要成分，占其配料数量的50%以上。基本树脂的比例、质量决定了热溶

胶的基本性能，如胶的粘结能力、熔融温度及其助剂的选择。因此装订所用粘结纸张的EVA热熔胶，应选择乙烯与醋酸乙烯比例恰当的，具有一定柔软性、弹性、粘着力、变形小的品种使用。增粘剂

增粘剂是EVA热熔胶的主要助剂之一。如果仅靠用基本树脂熔融时在一定温度下具有的粘结力，当温度下降后，就难以对纸张进行润湿和渗透，失去粘结能力，无法达到粘结效果；加入增粘剂就可以提高胶体的流动性和对被粘物的润湿性，改善粘结性能，达到所需的粘结强度。粘度调节剂

粘度调节剂也是热熔胶的主要助剂之一。其作用是增加胶体的流动性、调节凝固速度，以达到快速粘结牢固的目的，否则热熔胶粘度过大、无法或不易流动，难以渗透到书帖中去，就不能将其粘结牢固。加入软化点低的粘度调节剂，就可以达到粘结时渗透好、粘得牢的目的。抗氧剂

加入适量的抗氧剂是为了防止EVA热熔胶的过早老化。因为胶体在熔融时温度偏高会氧化分解，加入抗氧剂可以保证在高温条件下，粘结性能不发生变化。

除以上几种原料外还可根据气温、地区的差别配上一些适合冷带气温的抗寒剂或适合热带气温的抗热剂。

EVA热熔胶有以下特点：

1．在室温下通常为固体，加热到一定程度时熔融为液体，一旦冷却到熔点以下，又迅速成为固体，（即又固化）；

2．具有固化快、公害低、粘着力强，胶层既有一定柔性、硬度、又有一定的韧性；

3．胶液涂抹在被粘物上冷却固化后的胶层，还可以再加热熔融，重新变为胶粘体再与被粘物粘接，具有一定的再粘性；

4．使用时，只要将热熔胶加热熔融成所需的液态，并涂抹在被粘物体上，经压合后在几秒钟内就可完成粘结固化，几分钟内就可达到硬化冷却干燥的程度。

EVA热熔胶的使用

在我国现在生产和使用的EVA热熔胶中，装订所用的一般分为高速胶和低速胶两种，高速胶固化速度略快，低速胶固化略慢；根据被粘物质不同又分为胶版纸、铜版纸用胶等几种；并有背胶和侧胶之分，以适应被粘物的强度与需要，从而达到良好的粘结效果。使用热熔胶要掌握用前准备工序，如预胶、温度等。

1．EVA热熔胶的预热

EVA热熔胶使用前，首先要对固体胶进行预热熔融。预热的方法有两种：一种用油浴预热，即夹套熔锅预热；另一种用电板预热，即用电热板装置在预热熔锅里直接预热。预热时间一般在2小时，待胶体达到所需加热温度，且有良好的流动性时，即预热合格后，再通过恒温管道将胶液释放到温度在160～200℃的工作胶锅内，供胶粘订联书籍本册等使用。

2．EVA热熔胶的粘着力与适性

在实际生产过程中，热熔胶的粘着力会随着热熔胶加热的温度高低、被粘物材料的不同与优劣、铣背的宽与深度、涂胶的高度、以及胶订机运转速度的不同等，得到不同的粘结效果。

（1）热熔胶的加热温度

热熔胶的软化点一般应在80℃以上，也就是加热到80℃时，胶体应该开始软化并溶动。这个温度仅仅是热熔胶熔融的温度，要使其熔融达到能粘结书籍的程度，加热温度还要上升到130～180℃。在这一温度下，胶体的粘度、流体、粘性等都适合书籍本册的粘结了。

（2）书籍纸张的不同与上胶温度的关系

制作书籍本册的纸张质地是不同的，因此上胶的温度也应有所不同。这不仅是因为纸张的纤维不同，更重要的是由于纸质种类、质地的不同而对胶体的产生不同的导热性，使其冷却速度产生变化。以铜版纸（也称涂料纸）和凸版纸类（非涂料纸）的导热性为例，前者胶的冷却速度要比后者快。因为涂料纸中铜版纸中所含的无机物要比非涂料纸类的凸版、新闻、胶板纸等高10倍左右，而无机物具有良好的导热性，它可以使热熔胶的冷却速度加快。

如在上胶温度同样都是170℃时，非涂料纸的热熔胶的拉力测试值可达到预计的要求，而涂料纸类的拉力数值则达不到。因此，在涂料纸上胶时，一定要增加其强度并提高胶液的温度。

（3）EVA热熔胶的开放时间与生产设备运转速度的关系。

无线胶订加工在生产中，使用热熔胶时有三个时间必须严格掌握和控制，即开放时、固化时以及冷却硬化的干燥时间。开放时间指将胶液涂在书背上的时间，固化时间是将封面与书背吻合粘的时间，冷却硬化干燥时间，是固化后将包好封面的书籍冷却定型后待裁的时间。只有经过这三个时间，书籍才能定型而达到理想的加工。

使用热熔胶的这几个时间，都是与设备运转速度密切联系的，如热熔胶的开放时间一般为7～15秒，而这个时间正是胶订机进行铣背传送的时间，从涂抹胶液开始，到封面与书背粘合为止（不含粘书背卡纸）的这一过程，就必须要在15秒以内完成，这样热熔胶使用才能取得良好的粘结效果，如果设备运转速度很慢，在15秒内完不成粘结工作，那么粘结的效果肯定不理想，会出现粘结不牢、粘不上，书籍成册后散开、掉页等故障。因此，选用热熔胶的开放时间，要考虑到胶订机的正常运转速度。热熔胶的固化时间一般与开放时间基本是相同的，当然使用者希望固化时间再短一些以利于书籍的粘结定型。

除开放和固化时间外，还要求冷却硬化干燥时间的基本准确，特别是无线胶粘订联动生产线上的用胶。因为这种生产线是从配页机配页开始到切书为止的一条联动流水线，其各个部位都是相互联贯的。在包上封面出书后传送到切书

部位的时间要符合一定的规律，才能使书籍裁切达到理想要求，也就是说出书传送的时间要保证书籍在到达切书机部位时，应已冷却、硬化干燥，才能使裁切的成品得到保证，这个过程应在3分钟就完成，否则会造成书背变形、成品尺寸不

稳定、粘刀现象等，影响成品的质量和造成不应有的损失。因此，联动生产线的出书传送装置（传送带）的长度又要根据运转速度不同来选择，一般常见的传送带长度是在40～55米之间，还可根据需要或长或短，但一定要保证包好封面的书籍要传送带上运动冷却3分钟以上。

书籍装帧的质量由纸张、热熔胶、装帧材料与工艺等诸多因素共同决定

用EVA热熔胶的环境与条件

现在使用EVA热熔胶进行无线胶订工艺的书籍本册越来越多，全国大、中、小型加工厂几乎都在用，今后仍有上升的趋势，这是由于使用这种胶粘剂有出书快、周期短、书籍外观好、节省数道工序的特点。但是往往由于印刷厂急于上马、力求多揽活、多加工而忽视了

使用热熔胶的环境与条件的科学性，因而也就在加工中出现了许多问题。下面提出几点供使用单位参考：

1．生产厂房温度与湿度的影响

EVA热熔胶是一种热塑性胶粘剂，涂抹后的开放时间是受室内温度与湿度影响的，一般室内（即厂房车间）温度应保持恒温，在15～26℃之间为最佳，湿度应保持在50％左右。但是据了解，在全国使用热熔胶的单位中，能达到这个要求的是非常少见的，所以有许多地区用热熔胶时，多次出现过夏天用胶气泡过多，不易固化、冷却而到了冬天又出现胶粘剂固化、冷却时间缩短、粘不牢或粘不上、粘后书籍断裂等。还有的地区因为湿度大，包封面后书籍不定型，无法进行裁切等等。这些现象都与工作厂房的温度、湿度有直接关系。所以要求：

（1）有条件的单位，最好在用无线胶粘订设备的厂房内安装恒温设备和测湿度仪器，以保证温湿度的正常。

（2）有些无条件的单位也要努力创造条件，进行科学规范化的管理生产。在没有这些条件时暂时可掌握如下原则：夏天温度高时，热熔胶使用温度要下降10℃左右，以使胶的开放和固化时间基本能达到合理要求。

（3）无线胶粘订加工出的书籍，在贮存的仓库或厂房内应保证温度在1～45℃之间，并严禁长时间堆放在靠墙、靠暖气（冬天）、靠窗和露天地方，避免受潮或过于受热使纸张变形，使胶粘剂起变化，造成无法挽救的损失。

使用EVA热熔胶应注意的事项

EVA热熔胶，不同于一般冷胶，根据它的特性，在使用中还必须掌握和注意以下几点：

1．要认识和掌握EVA热熔胶的各种型号和技术性能（包括技术参数）。型号不同的热熔胶其开放时间、固化时间也不同，尤其要严格区分夏胶与冬胶的使用时期，气温不同时其开放、固化时间也会发生变化。

2.使用EVA热熔胶时切忌用明火直接加热，一定要用隔套油溶加热（水的沸点要到100℃），或用密封的电热板加热。

3．固体的EVA热熔胶在使用前，要先用预热装置预热合格后，再释放到涂胶胶液的工作胶盒内使用。预热的时间一般为2小时左右为宜。用胶时不得在涂胶工作胶盒内直接掺入固体胶块（即没有预热过的胶）防止胶体流动性不佳或将没有完全融化胶体涂在书背上，造成涂胶不均匀而影响书籍外观质量。

4.预热胶锅内的胶量要掌握适当，加量过多后胶体轮番熔融，会使其变质老化、粘度降低、影响粘着力。

5．在热熔胶的开放时间内，要完成全部的粘合过程，若在遇故障停机时，要及时取出书夹内的书本，尤其要注意在涂胶轮上方书芯不得停留。

6．在长时间修理无线胶粘订设备时，应关闭预胶和工作胶锅，以防胶体的老化。

7．熔融胶体的温度，要严格控制在使用范围内。

8．要定期清理预胶锅和工作胶盒，保持胶锅内的清洁，防止胶液中杂质沉淀堆积而影响温度控制的精确性，甚至造成恒温器失灵导致胶体燃烧。一般在正常生产运转情况下，预热胶锅应每3个月清理一次；工作胶盒（涂胶用的）应每半月清理一次。清理胶锅要定出制度，以便于执行。

第三篇：陶瓷的分类及性能

陶瓷材料的力学性能 陶瓷材料

陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。

金属：金属键

高分子：共价键（主价键）

范德瓦尔键（次价键）

陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。

工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。

工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。

硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。

常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。

一、陶瓷材料的结构和显微组织

1、结构特点

陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。

可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。

如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料”

2、显微组织

晶体相，玻璃相，气相

晶界、夹杂

（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。

（可通过热处理改善材料的力学性能）

陶瓷的分类

玻璃 —

工业玻璃

(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃

陶瓷

—普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔 „„特种陶瓷

-电容器，压电，磁性，电光，高温 „„ 金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工 „„

玻璃陶瓷 —

耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷 „ 2.陶瓷的生产

(1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种陶瓷（人工的化学或化工原料

---各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物）

(2)坯料的成形

（可塑成形，注浆成形，压制成形）

(3)烧成或烧结

3.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)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢207000MN/m2)(3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。2（E/1000--E/100）。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。

(4)塑性：在室温几乎没有塑性。

(5)韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。

(6)热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K）

(7)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 ℃）

(8)化学稳定性

：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、酸、碱、盐）

(9)

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）

(10)其它：

不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。

普通陶瓷

一.传统陶瓷

原料 —

长石，石英，粘土，高龄土，绢云母，滑石，石灰。

加入（MgO，ZnO，BaO，Cr2O3 等）提高强度；加入（Al2O3，ZrO2等）提高强度和热稳定性；加入（SiC等）提高导热性。

1.日用陶瓷

性能要求：

白度，光洁度，热稳定性，机械强度，热稳定性

用途：

日用器皿，工艺品艺术品等

2.建筑陶瓷

性能要求： 强度，热稳定性

用途：

地面，墙壁，管道，卫生洁具等.3.电工陶瓷（高压瓷）

性能要求：

强度，介电性能和热稳定性.用途：

隔电，支持及连接，绝缘器件

4.化工陶瓷

性能要求： 耐蚀性.用途：

实验器皿，耐热容器，管道，设备。

特种陶瓷

1.氧化物陶瓷：

※

Al2O3

—

高的强度和高温强度（抗压 2493MN/m2)，高化学稳定性和介电性能

以 Al 2 O 3 为主要成分，含少量 SiO 2 的陶瓷。

根据 Al 2 O 3 含量不同，分为 75 瓷（Al 2 O 3

含量为 75%）又称刚玉固共存状态。

金属陶瓷硬质合金（WC-Co、WC-TiC-Co 等）、高速钢－ WC、铬钼钢－ WC 等

4.后处理加工

为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后处理加工。

如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压，以提高其密度、尺寸精度等； 铁基粉末冶金零

件进行淬火处理，以提高硬度等等。

陶瓷材料的力学性能

强度（高温、低温、室温）韧性、硬度、断裂韧度、疲劳等。

一、陶瓷材料的弹性变形、塑性变形与断裂（图 9-23）

（1）弹性

A）弹性模量大

是金属材料的 2 倍以上。

∵共价键结构有较高的抗晶格畸变、阻碍位错运动的阻力。

晶体结构复杂，滑移系很少，位错运动困难。

B）弹性模量呈方向性；压缩模量高于拉伸弹性模量

结构不均匀性；缺陷

C）气孔率↑，弹性模量↓

（2）塑性变形

a）室温下，绝大多数陶瓷材料塑性变形极小。

b）1000 ℃以上，大多数陶瓷材料可发生塑性变形（主滑移系运动）

c）陶瓷的超塑性

超细等轴晶，第二相弥散分布，晶粒间存在无定形相。

1250 ℃，3.5 × 10-2 S-1

应变速率 ε =400%。

利用陶瓷的超塑性，可以对陶瓷进行超塑加工（包括扩散焊接）

（3）断裂

以各种缺陷（表面或内部）为裂纹源

裂纹扩展，瞬时脆断。

缺陷的存在是概率性的。

用韦伯分布函数表示材料断裂

 dv F m v m)'()(exp 1)(0 

  

 

     

F(ζ)—断裂概率

m —韦伯模数

ζ 0 —特征应力，该应力下断裂概率为 0.632 ζ ’、ζ

—试样内部的应力及它们的最大值

二、陶瓷材料强度和硬度

陶瓷的实际强度比其理论值小 1~2 个数量级。

（1）弯曲强度

三点弯曲、四点弯曲

四点弯曲试样工作部分缺陷存在的几率较大。∴强度比三点的低。

（2）抗拉强度

夹持部位易断裂（加橡胶垫）

∴常用弯曲强度代之，高 20%~40%。

（3）抗压强度

比抗拉强度高得多，10 倍左右。

（4）硬度高

HRA，AT45N 小负荷的维氏硬度或努氏硬度。

陶瓷材料的断裂韧度

比金属的低 1~2 个数量级

测定方法（图）

单边切口法、山形切口法、压痕法、双扭 法、双悬臂梁法。

∵ K IC 值受切口宽度的影响。

金属材料： ζ ↑、δ ↓、K IC ↓；

陶瓷材料： ζ ↑、K IC ↑。

∵尖端塑 性区很小。

陶瓷材料的增韧：

（1）改善组织（细密、纯、匀）

（2）相变增韧

（3）微裂纹增韧

陶瓷材料的疲劳强度

静态疲劳，动态疲劳，循环疲劳和热疲劳

（1）静态疲劳

对应于金属材料的应力腐蚀和高温蠕变断裂。

“温度、应力、环境介质”

分成的个区（图 10-11）

孕育区（低于应力强度因子门槛值）

低速区 da/dt 随 K ↑而↑

中速区 da/dt 仅与环境介质有关，与 K 无关。

第四篇：水泥按用途及性能分为（范文）

水泥按用途及性能分为：

(1)通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

(2)专用水泥:专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。

(3)特性水泥:某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。

水泥按其主要水硬性物质名称分为:

(1)硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥；

(2)铝酸盐水泥；

(3)硫铝酸盐水泥；

(4)铁铝酸盐水泥；

(5)氟铝酸盐水泥；

(6)以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。

主要技术特性分为：

（1）快硬性：分为快硬和特快硬两类；

（2）水化热：分为中热和低热两类；

（3）抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；

（4）膨胀性：分为膨胀和自应力两类；

（5）耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。

水泥命名的原则：

水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过长时，允许有简称。

通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。

专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。

特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。

以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组成成分的名称冠以活性材料的名称进行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。

水泥类型的定义

(1)水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。

(2)硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即国外通称的波特兰水泥。

(3)普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。

(4)矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。

(5)火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。

(6)粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。

(7)复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。

(8)中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。

(9)低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。

(10)快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。

(11)抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。

(12)白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。

(13)道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料，0%~10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。

(14)砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。

(15)油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。

(16)石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。

第五篇：陶瓷的制备及性能测试

陶瓷的制备及性能测试

一、实验目的

1．掌握陶瓷坯料配方操作技能。

2．初步掌握陶瓷生产工艺方案的确定方法，全面了解陶瓷生产的工艺过程。3．掌握可塑性测定仪的使用方法

二、实验药品及仪器

药品：高岭土、石英、长石、膨润土

仪器：可塑性测定仪、马弗炉、托盘、刀片、保鲜膜等

三、实验过程

1．选定好配方

2．把三种原料放在钢盆中混合，要求混合地非常的均匀。3．加入一定量的水（根据不同粉料加入不同数量的水）。

4．用手进行揉练，以进一步除去泥料中的空气泡并使水分分布均匀，陈化，根据不同的实验制备不同形状的试块，做好备用。5．可塑性的测定（详见附件）

附件：

粘土或坯料可塑性的测定

可塑性是陶瓷泥料的重要工艺性能，其测定方法有间接和直接法两种，但到目前为止仍无一种方法能完全符合生产实际，因此，国内外正在积极研究适宜的定量测定方法。目前各研究单位或工厂仍广泛沿用直接法，即用可塑性指标和可塑性指数对粘土或坯料的可塑性进行初步评价。1．可塑性指标的测定 1.1目的意义

可塑性指标是利用一定大小的泥球，测定其在受力情况下所产生的应变，以对粘土或坯料的可塑性进行初步评价，对陶瓷的成型和干燥性能进行分析。

本实验的目的：

①了解粘土或坯料的可塑性指标对生产的指导意义； ②熟悉影响粘土可塑性指标的因素；

③掌握粘土或坯料可塑性指标的测定原理及测定方法。2.2基本原理

可塑性是指具有一定细度和分散度的粘土或配合料，加适量水调和均匀，或为含水率一定的塑性泥料，在外力作用下能获得任意形状而不产生裂缝或破坏，并在外力作用停止后仍能保持该形状的能力。

可塑性指标以一定大小的泥球在受力情况下所产生的应变与应力的乘积来表示：

式中 S——可塑性指标，cm·kg； D——泥球在试验前的直径，cm；

H——泥球受压后产生裂纹时的高度，cm； P——泥球出现裂纹时的负荷，kg。

可塑性与调和水量，亦即与颗粒周围形成的水化膜厚度有一定的关系。一定厚度的水化脂会使颗粒相互联系，形成连续结构，加大附着力；水膜又能降低感粒间的内摩擦力，使质点能相互沿着表面滑动而易于塑造成各种形状，从而增加了可塑性。但加入水量过多又会产生流动，失去塑性；加入水量过少，则连续水膜破裂，内摩擦力增加，塑性变坏，甚至在不大的压力下就呈松散状态。

3.3实验器材

①KS-B微电脑可塑性测定仪。②粗天平。③量筒。④卡尺。⑤调泥皿。⑥调泥刀。3.4试样的制备

圆柱体：Φ28×38 mm 圆球：Φ30 mm 3.4测定步骤

①将400g粘土(或直接取生产用坯料)加入适量水分，充分调和捏练使其达到具有正常工作稠度的致密泥团(此时，泥团极易塑造成型而又不粘手)。将泥团铺于玻璃板上，制成厚30mm的泥饼，用直径45mm之铁环割取5段，保存在保湿器中，随时取用。

②将泥团用手搓成泥球，球面要求光滑无裂纹，球的直径(45＋1)mm，为了使手掌不致吸去泥段表面水分和沾污泥球表面，实验前应先用湿毛巾擦干。

3.4.1 方法一检测适用于圆柱体试样

a．打开电源开关，预热5分钟，仪表高两位显示位移(mm)，此时高两位应＞38mm，否则应下降使之符合要求，低四位显示压力(N)且低四位应为0，否则需进行零点测定。

B．按测试键，高位闪烁，按“↑”键将其置数为1，再按测试键，显示方式1状态（状态1指示灯亮）。

C．将制好的试样(Φ28×38 mm圆柱体试样)放入下压板中心，按上升键，仪器在完成试验后停机并自动计算显示该泥料的可塑度R，式中A为常数，对于Φ28×38 mm的试样，此值为1.80，F10、F50分别为试样压缩10％和50％时所承受的压力。

R=A·F10/F50 D.按R、S键复位，准备下一次实验。3.4.2 方法二检测，适用于球形试样。

A．打开电源开关，预热5分钟，高2位显示位移(mm)此值应大于球形试样的直径，该值大小可通过“上升”“下降”键来调节，低四位应位0。

B．按测试键，高位“0”闪烁，按“↑”键将其置数为2。再按测试键，显示方式2状态(状态2指示灯亮)，同时显示050.0，此值为球形试样直径的初设值，用卡尺将球形试样直径d量出来；按键“↑”和“→”键将其数据修改成测量值(mm)，按测试键。

C．将做好的球形试样(d≤45mm)放入下压板心，按上升键，同时仔细观察球形试样，当看到裂纹时，立即按下降键，此时电机停止转动，测试仪自动计算，显示该泥料的可塑性数据n＝(d－b)·p。其中d为球形试样直径(mm)，b为压裂时的厚度(mm)，p为压裂时的压力(Kg)。

D．按RS键复位，准备下一次实验。每种试样需平行测定2个 3.5、注意事项

①试样加水调和应均匀一致，水分必须是正常操作水分，搓球前必须经过充分捏练。

②搓球必须用润湿的掌心，搓球时间大致差不多，球表面必须光滑，滚圆无疵，球的尺寸须控制在4cm范围内。

③试验操作必须正确，顺序不得颠倒，掌握开裂标淮应该一致。http://www.feisuxs