【文章內(nèi)容簡介】 而進(jìn)行燒結(jié)。微波燒結(jié)具有許多常規(guī)燒結(jié)無法實現(xiàn)的優(yōu)點，如高能效、無污染、整體快速加熱、燒結(jié)溫度低、材料的顯微結(jié)構(gòu)均勻，能獲得特殊結(jié)構(gòu)或性能的材料等。具有良好的發(fā)展前景。五、結(jié)構(gòu)陶瓷材料材料的傳統(tǒng)韌化方式陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨損和重量輕等一系列優(yōu)良的特性，因此在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但陶瓷材料卻有一個共同的致命弱點——脆性大，而限制其優(yōu)良性能的發(fā)揮,因此也限制了它的實際應(yīng)用。自增韌方法和第二相增韌是陶瓷材料增韌的傳統(tǒng)方法：自增韌（原位增韌）：原位增韌是一種較為理想的陶瓷增韌方法。主要通過工藝因素的控制，在材料的燒結(jié)制備過程中自生出類似于晶須的棒狀晶粒而使材料得以韌化。原位增韌的韌化機(jī)理主要是借助于自增強(qiáng)體的拔出、橋連與裂紋的偏轉(zhuǎn)機(jī)制。第二相增韌：為了改善陶瓷的韌性,可以在陶瓷基體中加入第二相纖維制成陶瓷基復(fù)合材料。下面陶瓷材料的增韌機(jī)理，主要機(jī)理包括相變增韌、纖維及晶須增韌、顆粒增韌和裂紋增韌。相變增韌：相變增韌通常是通過ZrO2相變時伴隨的體積效應(yīng)來對結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行增韌。ZrO2存在三種晶型：單斜型（常溫相）、四方型（中溫相）和立方型（高溫相）。當(dāng)介穩(wěn)相四方型ZrO2發(fā)生馬氏體相變時會引起3%—5%的體積效應(yīng)，吸收能量，此外在體積效應(yīng)發(fā)生時，陶瓷基體已有裂紋尖端產(chǎn)生小裂紋，從而提高材料的韌性。相變韌化陶瓷的機(jī)理主要有：應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌、相變又發(fā)微裂紋增韌、殘余應(yīng)力增韌等。幾種韌化機(jī)理可同時存在，起主導(dǎo)作用的可能是其中的一種或多種。纖維及晶須增韌：纖維和晶須增韌能改善陶瓷的韌性，提高其強(qiáng)度。較多應(yīng)用于纖維增韌的有 C纖維、SiC纖維、B 纖維等，應(yīng)用最廣的是 SiC 纖維。纖維增韌機(jī)制有：因模量不同引起的載荷轉(zhuǎn)移、微裂紋增韌、裂紋偏轉(zhuǎn)、纖維脫粘和纖維拔出等。晶須增韌機(jī)理有：裂紋橋聯(lián)、裂紋偏轉(zhuǎn)和拔出效應(yīng)。橋聯(lián)作用是指晶須受外力作用時，在斷開的裂紋面之間橋聯(lián)。晶須所產(chǎn)生使裂紋閉合的應(yīng)力消耗了外力所做的功，從而起到韌化目的。裂紋偏轉(zhuǎn)指裂紋沿結(jié)合力較弱的纖維或基體界面彎折，增加裂紋擴(kuò)展路徑，消耗了能量，達(dá)到韌化效果。晶須拔出是指晶須在外界載荷作用下從基體中拔出，因摩擦做功消耗外界載荷的能量，從而使陶瓷韌化。顆粒增韌：顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料是結(jié)構(gòu)陶瓷增韌的另一種有效途徑。在過去，微米級顆粒應(yīng)用較多。前人實驗研究表明：經(jīng)200MPa冷等靜壓成型，1300℃(保溫3h)空氣中無壓燒結(jié)制備的 5 % LiTaO3/Al2O3陶瓷復(fù)合材料，基體晶粒均勻細(xì)小，增韌效果較好，斷裂韌性由未增韌的 m1/2提高到 m1/2。近年來人們發(fā)現(xiàn)：納米顆粒增韌比微米增韌效果更好。顆粒增韌的韌化機(jī)理主要有非相變第二項顆粒增韌、延性顆粒增韌、納米顆粒增韌等。裂紋增韌：裂紋增韌可涵蓋多種復(fù)雜增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，例如微裂紋、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋彎曲、裂紋分岔、裂紋橋聯(lián)和裂紋釘扎等多種形式。增韌的根本原因是裂紋擴(kuò)展的路徑呈現(xiàn)鋸齒狀，表面積增多，應(yīng)力場的分布發(fā)生變化。而納米復(fù)合材料中微裂紋尺寸的減小是材料強(qiáng)度提高的另一個原因。當(dāng)添加的第二相與基體的彈性模量存在差異、界面效應(yīng)或熱失配產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力施加影響，特別是內(nèi)應(yīng)力的不均勻性和界面等與裂紋的相互作用，均容易導(dǎo)致裂紋成核和擴(kuò)展[3][6]。六、陶瓷材料的韌化進(jìn)展及納米材料在其韌化中的作用較新的陶瓷材料韌化機(jī)理有：疇轉(zhuǎn)和孿晶增韌，以及納米顆粒增韌。疇轉(zhuǎn)和孿晶增韌是一種正在研究的新的陶瓷增韌方法，如將壓電陶瓷作為第二相加入結(jié)構(gòu)陶瓷，達(dá)到強(qiáng)韌化目的。壓電第二相不止對裂紋有橋聯(lián)和偏折作用，還有由于壓電效應(yīng)和電疇轉(zhuǎn)動所引起的增韌作用。在PZT壓電陶瓷中發(fā)現(xiàn)極化后陶瓷的斷裂韌性呈現(xiàn)各向異性，這與壓電陶瓷的電疇和PZT陶瓷的準(zhǔn)同相界處的四方相—菱方相孿晶相界的各向異性有關(guān)。當(dāng)裂紋擴(kuò)展方向與極化同向時，在裂紋尖端應(yīng)力馳豫，電疇轉(zhuǎn)向垂直于裂紋擴(kuò)展方向；裂紋擴(kuò)展方向與極化方向垂直時，裂紋更易于擴(kuò)展。這對研究新型增韌陶瓷有很好的借鑒作用。氧化鋁/鈦酸鋇是其中的代表性研究。鈦酸鋇晶粒不僅對裂紋有橋聯(lián)、殘余應(yīng)力的偏折作用，比非鐵電相增韌顆粒多了電疇轉(zhuǎn)動對增韌的形成。在鈦酸鋇含量較高的樣品中發(fā)現(xiàn)增韌相與基體應(yīng)生成大量的雜相，使斷裂韌性反而降低，因此這種增韌機(jī)理實現(xiàn)的關(guān)鍵是確保鐵電第二相與基體的共存。納米技術(shù)一出現(xiàn)，便在改善傳統(tǒng)材料性能方面顯示出極大的優(yōu)勢，該方面的研究可能使陶瓷增韌技術(shù)獲得革命性的突破。納米陶瓷由于晶粒的細(xì)化，晶界數(shù)量會極大增加，同時納米陶瓷的氣孔和缺陷尺寸減小到一定尺寸就不會影響到材料的宏觀強(qiáng)度，結(jié)果可使材料的強(qiáng)度、韌性顯著增加。目前對納米SiC或Si3N4增韌結(jié)構(gòu)陶瓷的研究是斷裂力學(xué)和材料研究的一個熱點。Al2O3/SiC納米復(fù)合材料研究最早，研究成果也最為成熟。當(dāng)納米SiC顆粒含量為5%時材料的斷裂韌性值達(dá)到最大，深入的研究發(fā)現(xiàn)：納米SiC顆粒含量小于5%時，在Al2O3/SiC陶瓷材料中發(fā)現(xiàn)部分Al2O3基體呈壓應(yīng)力，其它部分呈張應(yīng)力；大于5%時,Al2O3基體全部為張應(yīng)力。裂紋擴(kuò)展至壓應(yīng)力區(qū)附近即會偏折，從而提高斷裂韌性。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)：材料斷裂韌性隨著納米SiC含量的增加而增加；納米SiC顆粒與Al2O3晶粒的界面結(jié)合強(qiáng)度要大于Al2O3晶界結(jié)合強(qiáng)度；Al2O3/SiC陶瓷的斷裂模式隨著SiC含量的增加由沿晶斷裂向穿晶斷裂轉(zhuǎn)變，是材料斷裂韌性增加的主要原因。有關(guān)納米陶瓷復(fù)合材料的增韌強(qiáng)化機(jī)理目前還不很清楚，說法不一，歸納起來大致有以下幾種：“細(xì)化理論”。該理論認(rèn)為納米相的引入能抑制基體晶粒的異常長大，使基體結(jié)構(gòu)均勻細(xì)化，是納米陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)度韌性提高的一個原因?！按┚Ю碚摗?。該理論認(rèn)為由于納米顆粒與基體顆粒粒徑存在著數(shù)量級的差異以及納米相的燒結(jié)活性溫度通常高于基體，在一定溫度下基體顆粒以納米顆粒為核發(fā)生致密化而將納米顆粒包裹在基體晶粒內(nèi)部，因此在納米復(fù)合材料中，存在“晶內(nèi)型”結(jié)構(gòu)，而納米復(fù)合 材料性能的提高與“晶內(nèi)型”結(jié)構(gòu)的形成及由此產(chǎn)生的次界面效應(yīng)有關(guān)?！熬?nèi)型”結(jié)構(gòu)能減弱主晶界的作用，誘發(fā)穿晶斷裂，使材料斷裂時產(chǎn)生穿晶斷裂而不是沿晶斷裂?！搬斣崩碚?。該理論認(rèn)為存在于基體晶界的納米顆粒產(chǎn)生“釘扎”效應(yīng)，從而限制了晶界滑移和孔穴、蠕變的發(fā)生。氧化物陶瓷高溫強(qiáng)度衰減主要是由于晶界的滑移、孔穴的形成和擴(kuò)散蠕變造成的，因此“釘扎”效應(yīng)是納米顆粒改善氧化物高溫強(qiáng)度的主要原因[3][6]。結(jié)束語陶瓷材料是材料領(lǐng)域中的一種較新的材料，有著特定的使用領(lǐng)域。近些年來，陶瓷納米化、納米陶瓷、納米器件是陶瓷進(jìn)一步發(fā)展的必然趨勢，也正成為國際研究的一個新的熱點。正因為納米陶瓷具有優(yōu)良力學(xué)性能和某些特殊的功能，使納米陶瓷在多方面都有廣泛的應(yīng)用，并在許多超高溫、強(qiáng)腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。但關(guān)于其成型和燒結(jié)方法，與上文中所述的相關(guān)內(nèi)容有著很大不同，還有待于我們?nèi)ソ鉀Q，使其能夠真正應(yīng)用在日常生活中。參考文獻(xiàn)[1] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2] 張金升，王美婷，：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[3]王瑞鳳，孫志平，鄒麗艷，[J].陶瓷學(xué)報，2011，32（4）：596601 [4][J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2012,1：1924 [5][J].中國科技信息，2007,19：264273 [6]鄒東利，[J].陶瓷，2007,6：511第三篇：陶瓷工藝學(xué)試題12010－2011（一）陶瓷工藝學(xué)試卷B試卷紙（1－5）本試卷5種類型由填空題、選擇題、名詞解釋、簡答題、論述題組成共100分，考試時間120分鐘。一、填空題，共5題、每題1分（5分）⑴、景德鎮(zhèn)被譽(yù)為我國的瓷都，它主要生產(chǎn)四大名瓷最為特點，這四大名瓷是顏色釉、青花、（）薄胎瓷。⑵、根注漿坯料的含水率一般控制在（）。⑶、坯體在燒成過程中出現(xiàn)一系列的物理化學(xué)變化，那么化學(xué)變化的時候石英的晶型轉(zhuǎn)變是（）溫度⑷、陶瓷制品有鉛和鎘的問題那么解決鉛鎘的問題溫度要控制在（）以上。⑸、瓷胎顯微結(jié)構(gòu)的相組成是由（）莫來石、殘余石英、氣孔組成。二、單項選擇題，共10題、（25分）⑴、影響粘土可塑性的因素有（）。A顆粒的分散度、顆粒的形狀、粘土的化學(xué)組成 B粘土的粘性、顆粒的形狀、水的用量C顆粒的分散度、顆粒的形狀、水的用量 D粘土的粘性、粘土的礦物組成、粘土的化學(xué)組成。⑵、磷酸鹽類坯料的燒成范圍是（）。A 1200℃——1300℃ B 1200℃——1250℃ C 1150℃——1200℃D 1150℃——1250℃⑶、陶瓷坯料的主要類型有（）等。A石英質(zhì)坯料、長石質(zhì)坯料、絹云母質(zhì)坯料B長石質(zhì)坯料、絹云母質(zhì)坯料、磷酸鹽質(zhì)坯料、鎂質(zhì)坯料C 粘土質(zhì)坯料、絹云母質(zhì)坯料、磷酸鹽質(zhì)坯料D碳酸鹽質(zhì)坯料、磷酸鹽質(zhì)坯料、鎂質(zhì)坯料 ⑷、黏土的風(fēng)化正常情況下（）月。A 2——3B 3——5C 4——6D 6——7 ⑸、影響注漿成形的主要因素是（）。A 泥漿的性能、泥漿的壓力、模具的吸水率B 泥漿的流動性、泥漿的觸變性、泥漿的穩(wěn)定性C模具的滲透性、泥漿的粘稠性、泥漿的攪拌性D泥漿的滲透性、模具的科學(xué)合理、模具的工藝性⑹、坯體中的水分有很多，按照結(jié)合形式可以分為()。.A 蒸發(fā)水、化學(xué)結(jié)合水、自由水B 多余水、自由水、吸附水C 殘余水、吸附水、化學(xué)結(jié)合水 D自由水、吸