先進(jìn)陶瓷制備工藝

前言

從遠(yuǎn)古時(shí)期到現(xiàn)在以至未來(lái)，材料的發(fā)展總是與人類(lèi)文明的發(fā)展息息相關(guān)，這一點(diǎn)在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)端以前往往表現(xiàn)得不明顯，原因是在那以前材料與技術(shù)往往是同步發(fā)展的，有時(shí)材料的發(fā)展還要超前一些，因而材料的作用往往被淡化了。當(dāng)今時(shí)代，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以后，許多前沿技術(shù)和尖端技術(shù)的發(fā)展都要受到材料技術(shù)發(fā)展的制約，材料技術(shù)成為解決眾多科學(xué)問(wèn)題和發(fā)展問(wèn)題的瓶頸，例如，能源技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、航空航天技術(shù)、生命科學(xué)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、納米技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等的突破，往往都要決定于材料技術(shù)的進(jìn)步。可以毫不夸張地說(shuō)，當(dāng)今材料技術(shù)的發(fā)展在某種程度上影響了人類(lèi)文明發(fā)展的進(jìn)程。先進(jìn)陶瓷，脫胎于古老的傳統(tǒng)陶瓷，除繼承了傳統(tǒng)陶瓷無(wú)可替代的優(yōu)異性能之外，又具備各種各樣奇妙的結(jié)構(gòu)特性和功能特性，使得先進(jìn)陶瓷成為許多前沿技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料，能在各種苛刻的極限環(huán)境條件下發(fā)揮重要作用，是有機(jī)高分子材料和金屬材料所不可比擬的。當(dāng)今社會(huì)，先進(jìn)陶瓷及其技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，每一個(gè)從事科學(xué)研究和關(guān)心科學(xué)發(fā)展的人，不可不去了解先進(jìn)陶瓷。最近幾十年，各種先進(jìn)的制備工藝和技術(shù)不斷發(fā)展，納米技術(shù)也深入到先進(jìn)陶瓷科學(xué)中，使得先進(jìn)陶瓷的品種不斷增多，結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用不斷擴(kuò)大，性能更加優(yōu)越。材料的發(fā)展已由傳統(tǒng)的炒菜式研究逐漸過(guò)渡到材料設(shè)計(jì)研究。材料設(shè)計(jì)研究方法的運(yùn)用，使得材料研究的空間擴(kuò)大，材料研究的進(jìn)程加快，材料技術(shù)的發(fā)展正在向著它的理想目標(biāo)邁進(jìn)，即根據(jù)預(yù)定的性能要求，設(shè)計(jì)材料組成和結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一定工藝實(shí)現(xiàn)這些組成和結(jié)構(gòu)，隨心所欲地滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)材料性能的要求。在這個(gè)大背景下，為了給先進(jìn)陶瓷研究工作者和無(wú)機(jī)材料專(zhuān)業(yè)的教師及學(xué)生（本科、研究生）提供一套完整的、最新穎的參考書(shū)，同時(shí)為從事先進(jìn)陶瓷制備的一線(xiàn)工作者提供一套較為完備的工藝參考材料，我們編著了這套《先進(jìn)陶瓷叢書(shū)》，包括《先進(jìn)陶瓷導(dǎo)論》、《先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料》、《先進(jìn)陶瓷制備工藝》、《磁性陶瓷》、《電子陶瓷》、《光功能陶瓷》共六個(gè)分冊(cè)。各分冊(cè)的作者，都是長(zhǎng)期從事陶瓷生產(chǎn)、研究和教學(xué)工作的專(zhuān)家、教授和學(xué)者，具有扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。書(shū)中凝聚了他們辛勤的勞動(dòng)和閃光的智慧，相信該叢書(shū)的出版將對(duì)我國(guó)先進(jìn)陶瓷的研究、生產(chǎn)和發(fā)展起到有益的促進(jìn)作用，這將是最令編者感到欣慰的。先進(jìn)陶瓷的種類(lèi)很多，涉及諸多領(lǐng)域，目前出版的這套叢書(shū)，遠(yuǎn)未涵蓋先進(jìn)陶瓷的方方面面，我們將繼續(xù)關(guān)注各種先進(jìn)陶瓷的發(fā)展技術(shù)，使得這套叢書(shū)不斷完善，同時(shí)也希冀業(yè)內(nèi)專(zhuān)家同仁，不吝賜教，共同為我國(guó)先進(jìn)陶瓷科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展做出不懈的努力！

內(nèi)容概要

　　《先進(jìn)陶瓷制備工藝》以材料制備基礎(chǔ)知識(shí)與理論為基礎(chǔ)，針對(duì)先進(jìn)陶瓷粉體、先進(jìn)陶瓷固體材料、先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料等，系統(tǒng)地介紹了國(guó)內(nèi)外常用及最新前沿制備技術(shù)與工藝，包括制備原理、工藝路線(xiàn)、技術(shù)特點(diǎn)、實(shí)用舉例。先進(jìn)陶瓷粉體制備技術(shù)既涉及常用粉體制備技術(shù)，又涵蓋了納米陶瓷粉體制備技術(shù)。先進(jìn)陶瓷固體材料制備技術(shù)是全書(shū)的重點(diǎn)，《先進(jìn)陶瓷制備工藝》從粉體預(yù)處理、固體成型、固體燒結(jié)三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹。《先進(jìn)陶瓷制備工藝》最后對(duì)先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料、多孔材料以及先進(jìn)陶瓷的加工等技術(shù)進(jìn)行了介紹?！断冗M(jìn)陶瓷制備工藝》可供從事陶瓷和復(fù)合材料研究、生產(chǎn)及其應(yīng)用開(kāi)發(fā)的科技人員參考，也可作為大專(zhuān)院校材料及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材或?qū)W習(xí)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 概述11.1 陶瓷材料概述11.1.1 陶瓷的概念及分類(lèi)11.1.2 傳統(tǒng)陶瓷材料11.1.3 先進(jìn)陶瓷材料31.1.4 常見(jiàn)先進(jìn)陶瓷材料簡(jiǎn)介51.2 陶瓷材料制備技術(shù)概述81.2.1 傳統(tǒng)陶瓷材料制備技術(shù)81.2.2 先進(jìn)陶瓷材料制備技術(shù)101.2.3 陶瓷材料的加工11參考文獻(xiàn)14第2章 陶瓷制備基礎(chǔ)知識(shí)162.1 晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷162.1.1 晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)162.1.2 晶體結(jié)構(gòu)182.1.3 晶體缺陷202.1.4 晶體缺陷在先進(jìn)陶瓷材料制備過(guò)程中的作用222.2 相圖與相變222.2.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)222.2.2 相圖232.2.3 相變252.2.4 相圖與相變?cè)谙冗M(jìn)陶瓷材料制備過(guò)程中的作用272.3 擴(kuò)散272.3.1 擴(kuò)散定律及其方程272.3.2 擴(kuò)散機(jī)制及擴(kuò)散系數(shù)282.3.3 影響擴(kuò)散的因素292.3.4 擴(kuò)散在先進(jìn)陶瓷材料制備過(guò)程中的作用302.4 膠體化學(xué)312.4.1 膠體化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)312.4.2 陶瓷漿料的膠體性質(zhì)332.4.3 膠體化學(xué)在先進(jìn)陶瓷材料制備過(guò)程中的作用34參考文獻(xiàn)35第3章 先進(jìn)陶瓷粉體制備技術(shù)363.1 先進(jìn)陶瓷粉體的特性363.1.1 陶瓷粉體的概念及分類(lèi)363.1.2 先進(jìn)陶瓷粉體的基本特性363.1.3 納米陶瓷粉體的特性383.2 先進(jìn)陶瓷粉體的表征393.2.1 粒度及其分布393.2.2 顯微形貌分析443.2.3 成分及物相分析463.3 先進(jìn)陶瓷粉體的制備技術(shù)483.3.1 機(jī)械法483.3.2 物理法503.3.3 化學(xué)法523.3.4 納米陶瓷粉體的制備技術(shù)603.3.5 陶瓷粉體的表面修飾66參考文獻(xiàn)68第4章 先進(jìn)陶瓷固體材料制備技術(shù)704.1 陶瓷粉體預(yù)處理704.1.1 粉體清洗704.1.2 粉體預(yù)燒704.1.3 配料及混合714.1.4 坯料塑化714.1.5 造粒724.2 固體成型734.2.1 干法成型734.2.2 濕法成型794.2.3 原位凝固成型944.2.4 快速無(wú)模成型1034.2.5 成型技術(shù)展望1134.3 固體燒結(jié)1144.3.1 燒結(jié)基礎(chǔ)知識(shí)1144.3.2 晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶1244.3.3 常壓燒結(jié)1274.3.4 壓力燒結(jié)1294.3.5 反應(yīng)燒結(jié)1304.3.6 氣氛加壓燒結(jié)1324.3.7 等離子燒結(jié)1324.3.8 微波燒結(jié)1334.3.9 自蔓延高溫?zé)Y(jié)1354.3.10 爆炸燒結(jié)136參考文獻(xiàn)137第5章 先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料的制備技術(shù)1405.1 概述1405.1.1 先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料概念及分類(lèi)1405.1.2 先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料性能特點(diǎn)及應(yīng)用1415.2 先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料增強(qiáng)體的制備1425.2.1 碳纖維及其預(yù)成型體的制備1425.2.2 碳化硅及氧化鋁纖維的制備1445.2.3 晶須的制備1445.3 先進(jìn)陶瓷復(fù)合材料常用制備技術(shù)1455.3.1 粉末冶金法和漿體法1455.3.2 溶膠凝膠法和聚合物先驅(qū)體熱解法1455.3.3 反應(yīng)燒結(jié)法和直接氧化法1475.3.4 熔體浸滲法1485.3.5 化學(xué)氣相滲透法1485.3.6 先驅(qū)體轉(zhuǎn)化活性填料法1505.4 碳/碳復(fù)合材料制備1515.4.1 碳/碳復(fù)合材料制備技術(shù)1515.4.2 碳/碳復(fù)合材料的防氧化153參考文獻(xiàn)154第6章 先進(jìn)陶瓷多孔材料制備技術(shù)1566.1 概述1566.1.1 先進(jìn)陶瓷多孔材料及分類(lèi)1566.1.2 先進(jìn)陶瓷多孔材料性能特點(diǎn)及應(yīng)用1566.2 先進(jìn)陶瓷多孔材料制備技術(shù)1586.2.1 添加造孔劑法1586.2.2 有機(jī)泡沫體浸漬法1596.2.3 發(fā)泡法1616.2.4 溶膠凝膠法1626.2.5 其它制備技術(shù)1656.2.6 常用多孔陶瓷材料制備技術(shù)比較168參考文獻(xiàn)169第7章 先進(jìn)陶瓷材料加工技術(shù)1707.1 陶瓷材料的可加工性1707.1.1 陶瓷材料可加工性的影響因素1707.1.2 陶瓷材料可加工性差的理論基礎(chǔ)1717.1.3 陶瓷磨削的材料去除機(jī)理1727.2 可加工陶瓷1767.2.1 可加工陶瓷研究背景及其進(jìn)展1767.2.2 可加工陶瓷的性能1797.2.3 可加工陶瓷的可加工機(jī)理1807.2.4 可加工陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1817.2.5 陶瓷可加工性能的表征1827.3 先進(jìn)陶瓷材料加工技術(shù)1837.3.1 傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)1837.3.2 特殊加工技術(shù)1847.3.3 陶瓷的超精密加工技術(shù)1887.4 先進(jìn)陶瓷材料的熱處理1917.4.1 先進(jìn)陶瓷的退火1917.4.2 先進(jìn)陶瓷的化學(xué)熱處理192參考文獻(xiàn)192

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