《材料显微结构分析》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 功能陶瓷的显微结构

6.5功能陶瓷的显微结构 ÷6.5.1镁质瓷（滑石瓷和橄榄石瓷) ÷滑石瓷主晶相为原顽辉石，橄榄石瓷主晶相 是镁橄榄石。两者的主要工业原料均为天然 原料滑石和粘土，两者都是属于硅酸镁质的 装置陶瓷材料

❖ 6.5 功能陶瓷的显微结构 ❖ 6.5.1 镁质瓷（滑石瓷和橄榄石瓷） ❖ 滑石瓷主晶相为原顽辉石，橄榄石瓷主晶相 是镁橄榄石。两者的主要工业原料均为天然 原料滑石和粘土，两者都是属于硅酸镁质的 装置陶瓷材料

6.5.1.1概述 ÷1)镁质陶瓷的主要性能和用途 滑石瓷是介电性能优良的装置陶瓷，介电常 数低，高频率时介电常数随温度变化小，并 具有较好的介质损耗，因此是较好的高频瓷 同时，滑石瓷的静态抗折强度和对酸碱化学 稳定性均较好。所以滑石瓷被广泛用来制作 高频绝缘子、波段开关、电子管座、电感线 圈骨架等绝缘装置材料

❖ 6.5.1.1 概述 ❖ 1) 镁质陶瓷的主要性能和用途 ❖ 滑石瓷是介电性能优良的装置陶瓷，介电常 数低，高频率时介电常数随温度变化小，并 具有较好的介质损耗，因此是较好的高频瓷， 同时，滑石瓷的静态抗折强度和对酸碱化学 稳定性均较好。所以滑石瓷被广泛用来制作 高频绝缘子、波段开关、电子管座、电感线 圈骨架等绝缘装置材料

·橄榄石瓷的高频介电性能极好，微波波段的 介电常数很稳定，介电损耗亦不增大，是很 好的微波绝缘瓷。 冬 主要缺点有：热膨胀系数较大，导热性能较 差，机械强度亦不高，这就限制了橄榄石瓷 的使用范围

❖ 橄榄石瓷的高频介电性能极好，微波波段的 介电常数很稳定，介电损耗亦不增大，是很 好的微波绝缘瓷。 ❖ 主要缺点有：热膨胀系数较大，导热性能较 差，机械强度亦不高，这就限制了橄榄石瓷 的使用范围

·2)镁质陶瓷的主要原料及添加剂 ÷滑石瓷和橄榄石瓷的主要工业原料都是滑石 相粘土，它们在烧结过程中将发生一系列变 化，由于两种陶瓷的配方不同，在制造过程 中将发生不同的变化，形成各异的相组成和 显微结构

❖ 2)镁质陶瓷的主要原料及添加剂 ❖ 滑石瓷和橄榄石瓷的主要工业原料都是滑石 相粘土，它们在烧结过程中将发生一系列变 化，由于两种陶瓷的配方不同，在制造过程 中将发生不同的变化，形成各异的相组成和 显微结构

天然滑石呈鳞片状结构，使用前要进行预烧，) 破坏其层状结构，使滑石分解并结晶成原顽 辉石柱状晶体，以减少瓷坯烧成时的定向收 缩。由于在天然滑石矿中常与白云石共生， 当白云石含量过多时，将造成配方的组成偏 移而出现废品

❖ 天然滑石呈鳞片状结构，使用前要进行预烧， 破坏其层状结构，使滑石分解并结晶成原顽 辉石柱状晶体，以减少瓷坯烧成时的定向收 缩。由于在天然滑石矿中常与白云石共生， 当白云石含量过多时，将造成配方的组成偏 移而出现废品

6.5.1.2滑石瓷 ÷滑石瓷的主晶相是偏硅酸镁MgSi1O3,有原顽 辉石、顽火辉石和斜顽辉石三种变体，晶格 常数及主要性能列于表

❖ 6.5.1.2 滑石瓷 ❖ 滑石瓷的主晶相是偏硅酸镁MgSiO3，有原顽 辉石、顽火辉石和斜顽辉石三种变体，晶格 常数及主要性能列于表

÷1)主晶相转变及瓷的老化 在烧结过程中形成的原顽辉石，当温度冷却 到1040℃与850℃之间时，原顽辉石有转变 为介稳态斜顽辉石的倾向，在850C以下斜顽 辉石可长期存在.而不转变成热力学稳定的 顽火辉石。顽火辉石为在850℃以下的低温稳 定相，原顽辉石则是1250℃以上的高温稳定 相。由于斜顽辉石在700℃以下的晶体内能比 原顽辉石小，故原顽辉石可向斜顽辉石转变

❖ 1) 主晶相转变及瓷的老化 ❖ 在烧结过程中形成的原顽辉石，当温度冷却 到1040℃与850℃之间时，原顽辉石有转变 为介稳态斜顽辉石的倾向，在850℃以下斜顽 辉石可长期存在．而不转变成热力学稳定的 顽火辉石。顽火辉石为在850℃以下的低温稳 定相，原顽辉石则是1250℃以上的高温稳定 相。由于斜顽辉石在700℃以下的晶体内能比 原顽辉石小，故原顽辉石可向斜顽辉石转变

从原顽辉石向顽火辉石转变时将伴有2.8%的 体积变化，而由原顽辉石相变为斜顽辉石时 发生的体积变化更大。如果以原顽辉石为主 晶相的滑石瓷成瓷后，在存放或使用过程中 原顽辉石转化为顽火辉石或斜顽辉石都要发 生较大的体积变比，使瓷坯内产生应力而导 致瓷体的破碎甚至粉化，这种现象称为滑石 瓷的老化

❖ 从原顽辉石向顽火辉石转变时将伴有2.8%的 体积变化，而由原顽辉石相变为斜顽辉石时 发生的体积变化更大。如果以原顽辉石为主 晶相的滑石瓷成瓷后，在存放或使用过程中， 原顽辉石转化为顽火辉石或斜顽辉石都要发 生较大的体积变比，使瓷坯内产生应力而导 致瓷体的破碎甚至粉化，这种现象称为滑石 瓷的老化

( ①用玻璃相包围原顽辉石抑制其多晶转变 ~滑石瓷通常是由原顽辉石和破璃相结合而成 的。当原顽辉石晶粒被玻璃相均匀地包围成 孤岛状时，即可抑制其发生多晶转变。 引入Zn0、Zr02、BaCl

❖ ①用玻璃相包围原顽辉石抑制其多晶转变 ❖ 滑石瓷通常是由原顽辉石和破璃相结合而成 的。当原顽辉石晶粒被玻璃相均匀地包围成 孤岛状时，即可抑制其发生多晶转变。 ❖ 引入ZnO、ZrO2、BaCl2

( ②控制主晶相原顽辉石的晶粒大小 通常滑石瓷坯体中原顽辉石主晶相的粒径在 7~15um最好。由于CaC03会促进原顽辉石较 快地长大，从而降低了滑石瓷的稳定性，而 且易于老化，因此，配料中应予以控制

❖ ②控制主晶相原顽辉石的晶粒大小 ❖ 通常滑石瓷坯体中原顽辉石主晶相的粒径在 7~15μm最好。由于CaCO3会促进原顽辉石较 快地长大，从而降低了滑石瓷的稳定性，而 且易于老化，因此，配料中应予以控制