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陶瓷材料

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-08-16

傳統(tǒng)的陶瓷,如:日用瓷、衛(wèi)生瓷、建筑瓷等,主要是以天然硅酸鹽礦物為原料,經(jīng)過配料、成型、燒成等工藝而制成。這類陶瓷也稱為硅酸鹽陶瓷。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,陶瓷制品的原料發(fā)生了很大變化,從天然礦物原料發(fā)展到氧化物原料以及人工合成原料。性能上也有相應(yīng)的變化,從普通陶瓷材料發(fā)展到具有各種特殊性能的功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷材料(我們稱這些為特種陶瓷)。陶瓷材料化學(xué)鍵的特點(diǎn)是以離子鍵及共價鍵為主要結(jié)合力;工藝上主要特點(diǎn)一般是先成型后燒成;從組織結(jié)構(gòu)上看多數(shù)陶瓷材料可能包括晶體相、玻璃相(非晶相)和氣孔。

陶瓷材料一般具有耐高溫、耐腐蝕、高硬度、高強(qiáng)度以及具有某些特殊性能(如:壓電性、磁性、光學(xué)性能等),這主要是由材料的化學(xué)組成(包括雜質(zhì)等)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)(包括晶體的結(jié)構(gòu),化學(xué)鍵的種類以及晶體中的缺陷等)所決定的。本節(jié)著重介紹陶瓷材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及由此而引起的性能差異。

原子或分子通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起組成化合物時,依鍵的性質(zhì),原子、分子可以在空間形成不同的排列或堆積方式,即取不同的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)與材料的物理性能有著密切的關(guān)系;瘜W(xué)鍵性基本相同的物質(zhì),其性質(zhì)可以有很大差別。例如,同屬于硅酸鹽類礦物的石棉和云母,前者可分散成纖維,后者可剝成薄片。在新型陶瓷材料中有重要意義的各種復(fù)合氧化物,雖然化學(xué)鍵性大致相同,而有的具有壓電性,鐵電性或鐵磁性,有的則沒有,因此只根據(jù)化學(xué)鍵的性質(zhì)不能對材料性能做出推測。因?yàn)椋I性以外,結(jié)構(gòu)的形式也是決定材料性能的重要因素。

陶瓷材料中,以離子鍵(MgO,Al2O3,ZrO2)、共價鍵(如金剛石、Si3N4、BN、SiGe、GaAs)以及離子鍵向共價鍵過渡的混合鍵結(jié)合在一起。一般說來,兩元素的電負(fù)性差值較大(一般大于1.7)形成離子鍵,電負(fù)性相近形成共價鍵,兩者之間形成過渡鍵型。表8-1列出電負(fù)性差與鍵性質(zhì)的關(guān)系。

離子鍵結(jié)合的物質(zhì)在陶瓷材料中占有重要地位,所以我們重點(diǎn)討論離子鍵及離子型晶體的有關(guān)內(nèi)容。

 

 

 
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