先进结构陶瓷及其复合材料

0 绪论1 0.1先进结构陶瓷1 0.1.1概述1 0.1.2先进结构陶瓷的评价技术及发展趋势5 0.1.3结构陶瓷研究需要考虑的问题6 0.2陶瓷复合材料的研究现状及发展趋势7 0.2.1陶瓷复合材料的研究现状7 0.2.2陶瓷复合材料的发展趋势7 0.2.3陶瓷复合材料的剪裁与设计8 0.2.4纳米陶瓷复合材料8 参考文献8 第1章 氧化锆陶瓷概述9 1.1氧化锆陶瓷的类型、性能、特点及应用9 1.1.1氧化锆增韧陶瓷13 1.1.2部分稳定氧化锆13 1.1.3四方氧化锆多晶体14 1.1.4氧化锆超塑性陶瓷14 1.1.5氧化锆传感器（PZT压电陶瓷）15 1.1.6氧化锆高温发热体16 1.1.7氧化锆离子导电材料16 1.1.8氧化锆及磷酸锆生物陶瓷16 1.1.9氧化锆压电衬槽16 1.2氧化锆陶瓷的组成与性能的关系17 1.2.1氧化锆添加含量对复合体基体力学性能的影响17 1.2.2氧化锆增韧陶瓷微观结构与断裂行为的关系17 1.3氧化锆陶瓷的发展趋势及存在问题18 1.3.1Y-TZP陶瓷的缺陷18 1.3.2改进措施22 1.3.3氧化锆陶瓷的应用23 1.3.4氧化锆陶瓷的发展趋势27 参考文献29 第2章 氧化锆陶瓷材料的结构与性能33 2.1晶体结构33 2.2陶瓷晶体结合类型与负电性35 2.2.1晶体的结合能35 2.2.2陶瓷晶体结合的基本类型及特性36 2.3氧化锆陶瓷的结构与性能39 2.3.1单晶ZrO2的晶体结构、多型体40 2.3.2氧化锆陶瓷的性能和应用41 参考文献42 第3章 氧化锆陶瓷制备工艺43 3.1氧化锆陶瓷的原料及提炼方法43 3.1.1氯化和热分解法43 3.1.2碱金属氧化物分解法43 3.1.3石灰熔融法43 3.1.4等离子弧法43 3.1.5沉淀法44 3.1.6胶体法44 3.1.7水解法45 3.1.8喷雾热分解法45 3.2氧化锆陶瓷的粉料加工46 3.2.1共沉淀法47 3.2.2溶胶凝胶法50 3.2.3乳浊液法52 3.2.4蒸发法53 3.2.5超临界合成法53 3.2.6气相法54 3.3氧化锆微粉的干燥55 3.3.1直接高温煅烧55 3.3.2冷冻干燥法55 3.3.3超临界流体干燥55 3.3.4溶剂置换干燥法56 3.3.5喷雾干燥法56 3.4氧化锆陶瓷的成型56 3.5氧化锆陶瓷高温烧结过程中的热力学和动力学问题58 3.5.1烧结初期的动力学特征58 3.5.2纳米陶瓷烧结特点66 3.5.3氧化锆的烧结工艺68 3.6氧化锆陶瓷的抗热震性及低温老化现象70 3.6.1氧化锆陶瓷的抗热震性70 3.6.2氧化锆陶瓷的低温老化现象72 3.7氧化锆陶瓷的烧结体材料加工75 参考文献79 第4章 氧化铝陶瓷概述81 4.1氧化铝陶瓷的类型和性能81 4.2氧化铝陶瓷组成与性能的关系82 4.2.1瓷料高温下的挥发82 4.2.2原料杂质对瓷料性能的影响83 4.2.3高铝瓷的组成和性能84 4.2.4红紫色氧化铝瓷87 4.2.5黑色Al2O3陶瓷的组成和性能87 4.3氧化铝陶瓷的应用、金属化及其发展89 4.3.1氧化铝陶瓷的应用89 4.3.2氧化铝陶瓷的金属化89 4.3.3高铝瓷的现状与发展91 参考文献94 第5章 氧化铝陶瓷材料的结构与性能95 5.1氧化铝陶瓷的晶型转变95 5.1.1γ-Al2O3陶瓷95 5.1.2α-Al2O3陶瓷95 5.1.3β-Al2O3陶瓷96 5.2氧化铝陶瓷中的离子排列98 5.3氧化铝陶瓷的晶体缺陷100 5.4制备过程中的物理化学101 5.4.1氧化铝陶瓷增强铁铝金属间化合物的界面润湿现象101 5.4.2氧化铝陶瓷的热学性能和抗热震性103 参考文献109 第6章 氧化铝陶瓷的制备与加工110 6.1氧化铝陶瓷的原料110 6.2氧化铝陶瓷的粉料加工111 6.2.1原料的颗粒度与粉碎111 6.2.2氧化铝粉料的活性及其表面能115 6.3氧化铝陶瓷的成型119 6.3.1氧化铝陶瓷粉料的配料与制备119 6.3.2氧化铝粉料成型方案分类120 6.4氧化铝陶瓷的高温烧结过程122 6.4.1氧化铝陶瓷烧结概论123 6.4.2氧化铝陶瓷的烧结工艺方法125 6.5氧化铝陶瓷的加工127 6.5.1氧化铝晶体的塑性变形127 6.5.2氧化铝陶瓷材料的蠕变128 6.5.3氧化铝陶瓷材料的普通加工工艺128 参考文献128 第7章 氮化物陶瓷129 7.1氮化硅陶瓷129 7.1.1概况129 7.1.2粉体制备工艺129 7.1.3氮化硅陶瓷制造工艺130 7.1.4氮化硅纤维与氮化硅晶须131 7.1.5氮化硅陶瓷的应用134 7.2赛龙134 7.2.1概况134 7.2.2赛龙分类及其特性134 7.2.3赛龙纤维136 7.3氮化铝陶瓷136 7.3.1概况136 7.3.2氮化铝粉末制备137 7.3.3氮化铝陶瓷的应用138 7.4氮化硼陶瓷138 7.4.1概况138 7.4.2氮化硼粉末制备139 7.4.3氮化硼陶瓷制造工艺140 7.4.4氮化硼纤维140 7.4.5氮化硼陶瓷的应用141 7.5氮化钛陶瓷142 7.5.1概况142 7.5.2氮化钛粉末制备143 7.5.3氮化钛陶瓷的用途144 参考文献145 第8章 氧化铝陶瓷复合材料146 8.1陶瓷基复合材料概论146 8.1.1陶瓷复合材料的剪裁与设计146 8.1.2纳米级陶瓷复合材料147 8.1.3陶瓷复合材料的强韧化研究147 8.1.4陶瓷及其复合材料的发展趋势150 8.1.5金属间化合物/陶瓷基复合材料152 8.2铁-铝金属间化合物的特点153 8.2.1铁-铝金属间化合物的结构特点153 8.2.2铁-铝金属间化合物用作氧化铝陶瓷材料增韧相的可能性154 8.2.3铁-铝金属间化合物的性能155 8.3Fe3Al的机械合金化合成制备160 8.3.1机械合金化过程中Fe28Al粉体的形貌与结构162 8.3.2球磨过程的显微硬度165 8.3.3低温退火过程中的有序转变166 8.3.4热压烧结Fe3Al块体材料的微观结构与力学性能170 8.4铁铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料174 8.4.1铁-铝/氧化铝复合材料制备174 8.4.2铁-铝/氧化铝复合材料的组织及界面微结构179 8.4.3氧化铝陶瓷基体的位错组态185 8.4.4复合材料的界面润湿状况分析187 8.4.5复合材料的界面微结构188 8.4.6复合材料的调幅结构189 8.4.7Fe3Al/Al2O3陶瓷复合材料的宏观性能预测及发展趋势189 8.5钛铝/氧化铝陶瓷基复合材料195 8.5.1成分设计 195 8.5.2粉体制备195 8.5.3烧结工艺195 8.5.4材料性能195 8.5.5复合材料的微观结构198 8.5.6小结200 8.6镍-铝/氧化铝复合材料201 8.6.1镍-铝/氧化铝复合材料的制备工艺研究202 8.6.2镍-铝/氧化铝复合材料的性能与微观结构203 参考文献209 第9章 氧化锆陶瓷复合材料214 9.1氧化锆陶瓷复合材料的研究方法214 9.1.1复合材料的性能预测理论与方法214 9.1.2材料性能预测的EET215 9.1.3复合材料的相容性分析216 9.2氧化锆/氧化铝陶瓷复合材料217 9.3氧化锆/碳化硅陶瓷复合材料221 9.4氧化锆/氮化硅陶瓷复合材料223 9.5氧化锆/碳化钛陶瓷复合材料224 9.6氧化锆/二硅化钼陶瓷复合材料225 9.7氧化锆增韧补强羟基磷灰石生物陶瓷复合材料226 9.8氧化锆增韧莫来石陶瓷复合材料227 9.9铁铝金属间化合物/氧化锆陶瓷复合材料229 9.9.1铁铝金属间化合物用作氧化锆增韧相的可能性229 9.9.2Fe3Al/ZrO2陶瓷复合材料的化学相容性预测230 9.9.3ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料致密化过程234 9.9.4ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的力学性能244 9.9.5ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的微观结构特点 248 9.9.6ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的界面结构257 9.9.7ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的增韧机制264 9.9.8ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料的抗热震性能281 参考文献290