陶瓷具有怎样的微观结构多晶陶瓷材料的微观结构如图1所示,是复杂的结构体,然而在单晶中却不存在晶界此外,由于空隙、缺陷、副成分相的存在,而赋于材料以多种特性以往将这些晶界及副成分相等看作是有害因素,尽量将其排除,最大限度地使材料接近单晶但自从知道了将晶界和表面从积极方面加以利用,便可获得新的功能后,反而将其充分利用,促进了功能陶瓷的开发现将图1的晶界部位进行简要说明因为晶界附近的能量高,所以,通常杂质聚集于晶界这时,杂质或在晶粒之间形成第二相乃至第三相,或偏析于晶界根据杂质和添加物的多少,微观结构由图1的a向b移动但这时晶界的形状、晶粒的形状随物质、成分和烧结方面而变化例如,在氧化铝中,虽然以al2o3-mgo系为原料组成进行烧结的,但这时mgo在晶界偏析而抑制al2o3晶粒成长,所以获得了如图2(a)所示的烧结组织,气孔被排除它作为透光性氧化铝,可以用作钠灯的外套管图2(b)所示是晶粒异常成长之一例它虽然也可作为氧化铝陶瓷之一,但却是由于杂质介入和原料颗粒直径变化而产生的物质晶粒的尺寸从强度方面来看也是重要的,通常,材料的强度由下式表示式中,γt——破坏能;e——弹性模量;c——开裂长度的二分之一;y——几何常数该式中的c,相当于直接影响强度的最大开裂的长度。
当然,晶粒直径、气孔直径也包括在内,而且最大直径与其对应因而,异常晶粒的存在也会使强度降低,即使平均粒径大,也会导致强度的下降在前述氧化铝陶瓷情况下,为了确保强度,晶粒的直径最好是小一些上式的分子相当于断裂韧性值kic将作为机械材料而引人注目的氮化硅陶瓷那样的晶粒形状长柱化,从而提高kic值也是可行的(图3)。
晶界的存在对电子陶瓷也极为重要氧化锌(zno)非线性电阻和ptc陶瓷、bl电容嚣等就是利用了晶界的陶瓷另外,利用其表面的多孔质陶瓷,除作为催化剂载体而广泛使用外,作为气敏元件、湿敏元件使用也是重要的。
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