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陶瓷:传统是由粘土或主要含粘土(有长石、石英等)的混合物,经成形、干燥、烧结而成的制品。
美国:在高温下形成及使用的无机非金属材料。
现代陶瓷:用粘土以外的其他原料,依陶瓷制造的工艺方法制成的制品。
Pauling五原则
负离子配位多面体原则:在正离子周围形成负离子配位多面体;正负离子间距与粒子半径之和有关;配位数与正负离子的半径之比有关;负离子组成多面体,正离子占据间隙位置。
电价原则:
共用原则:当陪为题公用定点、棱、面时,稳定性会降低。
共顶点原则:含有一种以上的正离子晶体中,电价大配位数小的正离子周围的负离子配位多面体总趋于共顶点结合
类型原则:晶体中的陪为题的类型总是尽可能的少
中国对陶瓷的贡献:(1)原始社会的陶瓷中氧化铁的含量在6以上,到了商代降为3,周代降为2,这是制陶术上的第一大突破(2)公元前3000多年已有上了黄色釉的陶器,西周出现了青色釉,陶器上釉,这是制陶术上的第二大突破(3)随着高温技术的发展,经过1200摄氏度以上的温度烧结的陶器便成了瓷器,这是制陶术上的第三大突破。
电子陶瓷的发展趋势:电子陶瓷及其应用正朝着高效能、高可靠性、高灵敏、高精度、微型化、多功能、智能化、集成化以及低成本的方向发展。
相:在热力学平衡态下,物理化学性质完全相同的均匀部分
固态相变:固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时,从一种组织结构转变为另一种组织结构。
相变:在温度或压强等外界条件发生变化时:1.物质的晶体结构发生了变化 2.物质的化学成分发生不连续变化 3某些反映长程序物理性质的出现或消失
相图:表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形
序参量:反映系统内部有序化的参量称为序参量。
初级序参量:在相变点引起对称破缺,能说明相变中对称性的变化。
次级序参量:与其他物理量耦合,物理量在相变点发生异常。
准同型相变:伴随组分变化而引起的相变。相界称为准同型相界。
重建型相变:材料中原先的化学键被破坏而重新建立,并伴随着劲爆类型、大小、对成型等的改变。特点:新相与母相之间没有明确的晶体学位相关系,相变势垒和潜热大,相变中晶格能变化大,相变速度相对缓慢。
位移型相变:在温度或压力变化时,晶体沿某一方向伸长或压缩,从而引起晶体结构的改变,其微结构表现出孪晶结构。特点:相变总体上原子位移量效,移动速度块,相变中能量变化小。第一类,以劲爆中的原子发生少量位移为主。第二类,(马氏体相变)以晶格畸变为主。
有序 无序相变:包括有序结构与集中意义上无序结构的相互转变。化学无序,化学键无序,拓扑无序
扩展型相变(弛豫型相变):有些陶瓷材料发生相变时,相转变温度并不是一个确定的温度,而是在一个扩展的温度区域,展宽范围的大小与组成有关
马氏体相变:替换原子经无扩散位移,由此产生形状改变和表面浮突、呈不变平面应变特征的以及相变和形核 长大型相变。
Gibbs相律:是热力学平衡下系统中自由度与组元和相数间关系的规律
一级相变:两种相的自由能对温度或压力的一阶导数不相等,即其热力学函数在相变点发生不连续改变
二级相变:两种相的自由能对温度或压力的一阶导数相等而二阶导数不相等,即其热力学函数在相变点的改变连续,而它们的一阶微商有突变。
力学性质:对两相复合材料,采用简化模型,可以估算其上、下弹性模量,上弹性模量为:
下弹性模量为:总弹性模量的经验公式:
理论断裂去强度:
实际断裂强度:
离子电导:
电导的混合法则:设陶瓷材料有两个均匀的相AB组成,则有:
介电常数:对电介质材料,在电场E中,有电感应矢量:
平板型电容器:偶极子:介质内质点的正负电荷中心分离课形成偶极子。产生偶极矩:方向从负电荷指向正电荷。
极化率:单位电厂强度下,质点偶极矩的大小为质点的极化率。表示材料的极化能力,与材料本身有关。
极化强度:单位体积内的电偶极矩的总和
极化机制:电子极化,离子极化,偶极子转向极化,界面极化,谐振式极化,自发极化
电子位移式极化:在电场作用下,离子中的电子向电场相反方向移动一个小距离,代整点的原子核将沿电场方向移动一个更小的距离,造成正负电荷中心分离,当外加电场取消后又恢复原状
离子位移极化:在电窗作用下,介质中政府离子在其平衡位置附近发生可逆性位移,形成离子位移极化
静态电子极化率:
离子静态极化率:
偶极子转向极化:极性电介质的分子,由于热运动,在无电场时,偶极矩的取向是任意的,对外宏观电矩为0.有外电场时,偶极子会沿与外电场方向平行的方向排列,出现了与外电场同向的电矩。
偶极子转向极化率为:
介电常数的温度系数 介电常数随温度变化而产生的相对变化率:
用实验的方法测试:
对两相复合材料:
电子陶瓷的制备过程大致可分为备料计算,粉料加工,成型,排胶,烧结,机械加工,表面金属化,性能测试等基本工序。
1.原料处理:有天然原料和化工原料,天然原料便宜但杂质多,化工原料性能可控,在生产中,多以高纯度,高细度试剂为料
2.配料计算:根据欲合成的化合物的化学分子式计算原料配比。
3.粉料加工:煅烧 防止多晶转变而导致的体积变化 粉料合成 将但成分化合物合成为多组分物质 粉料机械加工 改善性能,提高质量
4.造粒:加压造粒法、喷雾造粒法。
5.成型:家粘合剂增加配料的可塑性 干压成型、轧膜成型、等静压成型
6.排胶:排除粘合剂,提高机械强度
7.烧结:主要目的:致密化 初期 形成陶瓷骨架,中期 晶粒长大,填充空隙 末期消除存气孔,织构完整化,新工艺:通气烧结、真空烧结、微波烧结
8.表面金属化:在表面形成金属层 真空蒸发法,化学镀法,烧渗法
9.性能测试:检测产品是否满足预期要求
正压电效应:晶体受外力作用发生形变时,在晶体的某些表面出现电荷积累的现象
逆压电效应:晶体受电场作用是,发生形变的现象
压电常数:表示压电材料收到的应力与产生的电荷的关系的一个参数
32个点群中,11个点群有对称中心,无压电性,21种无对称中心,其中20种有压电性,10种可能出现自发极化
机电耦合系数:衡量材料压电性能豪华的重要参数:
机械品质因数:在振动转换时,材料内部能量损耗的程度。压电振子在写真时贮存的机械能与在一个振动周期内损耗的机械能之比。
频率常数:对某一陶瓷材料,其压电振子的谐振频率和振子振动方向长度的乘积是一个常数
铁电陶瓷:某些材料在无外加电场时具有自发极化,且自发极化方向可被外加电场改变。
铁电性:极化强度p与外电场e之间形成电滞回线关系。
电畴:铁电体从顺电相转变为铁电相时具有自发极化,自发极化方向一致的区域为电畴
自发极化:如果单位晶胞的正负电荷中心不重合,即每个晶胞具有一定的固有偶极矩时,由于晶体结构的周期性和重复性,晶胞的固有偶极矩便会沿同一方向排列整齐,使晶体处于高度的极化状态,由于这种状态是在外场为0时自发产生的,所以称为自发极化。
弛豫型铁电体节点特征:1.弥散相变:从贴点到顺电的相变时一个渐变过程,没有一个确定的居里温度,通常将其介电常数最大值所对应的的温度作为一个特征温度。2.频率色散,在tm温度以下,随着频率的增加,介电常数下降,损耗增加,介电峰和损耗峰向高温方向移动。
微波介质陶瓷:应用于微博频段电路作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。