結(jié)構(gòu)陶瓷

內(nèi)容概要

結(jié)構(gòu)陶瓷具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性好等優(yōu)異性能，在能源、航天、機械、化工、環(huán)保、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到愈來愈多的應(yīng)用。謝志鵬編著的《結(jié)構(gòu)陶瓷》是作者在過去20多年里從事結(jié)構(gòu)陶瓷材料教學(xué)和科學(xué)研究工作的基礎(chǔ)上編寫的，力圖全面系統(tǒng)地介紹結(jié)構(gòu)陶瓷的基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展，并反映國內(nèi)外的最新研究進展?！督Y(jié)構(gòu)陶瓷》內(nèi)容包括四部分：（1）結(jié)構(gòu)陶瓷的基本理論與性能表征；（2）結(jié)構(gòu)陶瓷的先進制備工藝，如陶瓷粉體合成、現(xiàn)代成型工藝、先進燒結(jié)技術(shù)、精密加工技術(shù)等；（3）氧化物結(jié)構(gòu)陶瓷、非氧化物結(jié)構(gòu)陶瓷的研究和發(fā)展；（4）近年來發(fā)展起來的超高溫陶瓷、透明陶瓷、可加工陶瓷等其他新型結(jié)構(gòu)陶瓷的制備與應(yīng)用。
《結(jié)構(gòu)陶瓷》適合大專院校、科研院所材料及其他相關(guān)專業(yè)的師生和從事工程陶瓷研究、制造的科技工作者閱讀參考。

作者簡介

謝志鵬，男，1957年出生于江西。工學(xué)博士，清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室副主任，美國陶瓷學(xué)會會員，中國機械工程學(xué)會工程陶瓷專業(yè)委員會副理事長。1982年畢業(yè)于湖南大學(xué)化學(xué)化工系，1993年于清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系獲博士學(xué)位，1995至1996年在蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)從事博士后研究工作，1999至2000年在澳大利亞墨爾本MoIaash大學(xué)擔(dān)任高級訪問研究員并參加國際合作項目，2007年在美國中佛羅里達大學(xué)和弗吉尼亞理工大學(xué)從事合作研究與訪問交流。主要從事結(jié)構(gòu)陶瓷材料的科研與教學(xué)工作，研究方向包括：結(jié)構(gòu)陶瓷的膠態(tài)成型工藝、快速燒結(jié)、注射成型、陶瓷自增韌、透明陶瓷、納米及復(fù)合陶瓷等新材料制備技術(shù)，以及超低溫、超高溫與核輻射等極端條件下陶瓷的結(jié)構(gòu)性能與應(yīng)用研究。作為課題負責(zé)人，先后承擔(dān)國家高技術(shù)計劃（863計劃）項目、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目、國家自然科學(xué)基金項目等國家級課題10余項。已在國內(nèi)外期刊和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，其中被SCI收錄130篇，被EI收錄80余篇，論文和研究成果被國內(nèi)外研究工作者引用1000余次。申請國家發(fā)明專利27項，已授權(quán)17項；有8項研究成果通過教育部鑒定。1996年獲清華之友一優(yōu)秀青年教師群體獎，1998年獲清華美國聯(lián)合技術(shù)公司一容閎科技教育獎，2004年獲得教育部科技進步一等獎，2005年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎（排名第三）。

書籍目錄

序
前言
第一篇 陶瓷性能與表征
  第1章 陶瓷性能與表征
    1.1 陶瓷材料的化學(xué)鍵
      1.1.1 離子鍵與離子晶體
      1.1.2 共價鍵與共價鍵晶體
      1.1.3 范德華鍵與氫鍵
    1.2 陶瓷基本物理性能
      1.2.1 陶瓷的密度及測試
      1.2.2 陶瓷硬度及表征
      1.2.3 陶瓷的熔融與蒸發(fā)
    1.3 陶瓷力學(xué)性能及表征
      1.3.1 彈性變形與彈性模量
      1.3.2 陶瓷的強度及表征
      1.3.3 陶瓷的斷裂韌性及表征
    1.4 陶瓷熱學(xué)性能及表征
      1.4.1 陶瓷的熱容
      1.4.2 陶瓷的熱膨脹
      1.4.3 陶瓷的熱導(dǎo)率
      1.4.4 陶瓷抗熱震性
    1.5 陶瓷電學(xué)性能
      1.5.1 陶瓷的絕緣與導(dǎo)電特性
      1.5.2 陶瓷半導(dǎo)體特性
      1.5.3 陶瓷介電性能
    1.6 陶瓷的光學(xué)性能
      1.6.1 陶瓷透光性
      1.6.2 陶瓷的顏色
      1.6.3 陶瓷激光器
    1.7 陶瓷的高溫性能
      1.7.1 陶瓷的高溫強度
      1.7.2 陶瓷的高溫蠕變
    1.8 陶瓷的低溫性能
      1.8.1 陶瓷低溫應(yīng)用環(huán)境
      1.8.2 低溫下陶瓷的力學(xué)性能
      1.8.3 低溫下陶瓷的熱學(xué)性能
      1.8.4 陶瓷低溫性能的測試
  參考文獻
第二篇 陶瓷的制備工藝
第三篇 氧化物與非氧化物陶瓷
第四篇 其他類型結(jié)構(gòu)陶瓷材料
參考文獻
索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：粉體的特性對于后續(xù)的成型和燒結(jié)都有著顯著影響，特別是對陶瓷最終顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能具有重要作用。通常純度高、粒徑細小均勻且燒結(jié)活性好的粉體有利于制得結(jié)構(gòu)均勻致密和力學(xué)性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。先進的陶瓷粉體特征主要包括顆粒大小、粒徑分布、顆粒形狀、團聚度、化學(xué)純度及相組成。此外，粉體表面的結(jié)構(gòu)以及化學(xué)狀態(tài)對燒結(jié)活性也具有重要影響。顆粒尺寸、形狀、粒徑分布和團聚度將直接影響到成型坯體和燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)。通常亞微米級的陶瓷粉體對于注漿或膠態(tài)成型的懸浮體制備是有利的，而且燒結(jié)活性較高容易得到高密度的陶瓷坯體和燒結(jié)體（黃勇，1994）。粒徑分布較寬的粉體或雙峰分布的粉體，雖然有可能達到高的坯體堆積密度，但在燒結(jié)過程中，其顯微結(jié)構(gòu)的控制將變得困難。因為大晶粒常常會吞噬小晶粒而快速長大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不均勻，力學(xué)性能變差。而粒徑分布比較窄的粉體的均勻堆積，一般可以保證更好地控制顯微組織；而球形或等軸狀的粉體顆粒對于控制粉體堆積的均勻性是有利的。粉料團聚會導(dǎo)致成型坯體的不均勻性，這又會在燒結(jié)過程中因各部位收縮速率不同而導(dǎo)致“差異燒結(jié)”，從而在燒結(jié)體中形成大的不規(guī)則孔洞或類似裂紋的孔洞。這些孔洞成為潛在的裂紋源，從而大大降低材料的力學(xué)性能和可靠性。可見，粉末的團聚會嚴重影響燒結(jié)后陶瓷的致密度和顯微結(jié)構(gòu)的均勻性。通常團聚可分為兩類，即顆粒之間以弱的范德華力連接的軟團聚和顆粒之間以強化學(xué)鍵連接的硬團聚。對于陶瓷粉體最理想的狀態(tài)是避免團聚，但是在大多數(shù)情況下是不太可能的；此種情況下，可允許軟團聚而應(yīng)該盡可能避免硬團聚。因為與硬團聚相比，軟團聚常常可以更簡單地通過機械方法（如球磨、攪拌磨）或在液體中的分散來打破，硬團聚則無法被打破分散。粉體中表面雜質(zhì)一方面可能對顆粒在液體中的分散帶來不利，因為雜質(zhì)離子會減小雙電層厚度和Zeta電位，增大陶瓷懸浮體的黏度；另一方面雜質(zhì)有可能導(dǎo)致在燒結(jié)過程中產(chǎn)生少量液相，這會導(dǎo)致少數(shù)晶粒的異常長大，難以獲得晶粒均勻細小的顯微結(jié)構(gòu)。綜上所述，對于制備結(jié)構(gòu)陶瓷或先進陶瓷所期望的粉末特性應(yīng)該為：顆粒直徑為亞微米級，粒徑分布窄，顆粒形狀呈球形或等軸狀，無團聚或只有軟團聚，粉末純度高無雜質(zhì)及呈單相和單分散體系。

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《結(jié)構(gòu)陶瓷》是清華大學(xué)學(xué)術(shù)專著之一。

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