北京工业大学：《材料科学与工程学导论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 无机非金属材料

第四章:无机非金属材料

第四章：无机非金属材料

本章主要内容 ■无机非金属材料概论 ■结构陶瓷材料 功能陶瓷材料 ■传统日用、建筑材料

结构陶瓷材料 功能陶瓷材料 传统日用、建筑材料 本章主要内容 无机非金属材料概论

什么是无机非金属材料? 金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称 为无机非金属材料。 主要特性 熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀 耐磨损、耐氧化、弹性模量大、强度高。 一般为脆性材料

什么是无机非金属材料？ 金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称 为无机非金属材料。 主要特性： 熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、 耐磨损、耐氧化、弹性模量大、强度高。 一般为脆性材料

无机非金属材料的种类 传统陶瓷 陶瓷 特种陶瓷 玻璃 结功 构能 水泥 陶陶

传统陶瓷 无机非金属材料的种类 陶瓷 水泥 玻璃 特种陶瓷 结 构 陶 瓷 功 能 陶 瓷

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的组成相的结合键为离子键(MgO、A203) 共价键〔金刚石、si3N4)以及离子键与共价键的混合键 以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料 中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、 等特点。但这样的晶体脆性大,无延展性,热膨胀系数小 固态时绝缘,但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要 以离子键结合,一般为透明体

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（MgO、Al2O3）、 共价键（金刚石、Si3N4）以及离子键与共价键的混合键 以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料 中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、 等特点。但这样的晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小， 固态时绝缘，但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要 以离子键结合，一般为透明体

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和 饱和性,因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体 具有强度高、硬度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性 大,无延展性,热膨胀系数小,固态、熔融态时都绝缘。 最硬的金刚石、Sic、Si3N4、BN等材料都属于共价晶体

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和 饱和性，因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体 具有强度高、硬度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性 大，无延展性，热膨胀系数小，固态、熔融态时都绝缘。 最硬的金刚石、SiC、Si3N4、BN等材料都属于共价晶体

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 晶体相 晶体相是陶瓷材料最主要的组成相,主要是某些固溶体 或化合物,其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料 的特性和应用。晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。 陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐(硅酸盐、钛酸盐等)、氧 化物(Mg0、A203)、辋氧化物(Sic,si3N4)等。 硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 晶体相 晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体 或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料 的特性和应用。晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。 陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、氧 化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC，Si3N4）等。 硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分,其结构 类似于玻璃。 玻璃相的作用是:将分散的晶体相粘结起来,填充晶体之 问的空隙,提高材料的致密度;降低烧成温度,加快烧结 过程;阻止晶体转变、抑止晶粒长大。 玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构 类似于玻璃。 玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之 间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结 过程；阻止晶体转变、抑止晶粒长大。 玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 气相(气孔) 陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相 发生物理、化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃 相来填充,还有少部分残留下来形成气孔。 气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度,是造 成裂纹的根源

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 气相（气孔） 陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相 发生物理、化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃 相来填充，还有少部分残留下来形成气孔。 气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造 成裂纹的根源

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的晶体缺陷 点缺陷 陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷 称之为点缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有 直接关系。此外,陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程 也与点缺陷有关

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的晶体缺陷 点缺陷 陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷 称之为点缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有 直接关系。此外，陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程 也与点缺陷有关