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第七章 陶瓷原料的制备

第七章 陶瓷原料的制备. 第一节 粉末的物理性能 第二节 陶瓷粉体的制备方法. 颗 粒 （＞ 100 μm ） 粉 体 （ 1 ～ 100μm ） 超细粉体 （ 0.1 ～ 1μm ） 纳米粉体 （＜ 0.1μm ）. 粉 末. 第一节 粉末的物理性能. 粉末的分类. 角 状 针 状 树 枝 状 纤 维 状 片 状 粒 状 球 状 不规则状. 粉体形状. 粉体的物理性能. 粉体形状 ：. 粉体的粒度（ particle size ）. 由于细颗粒的团聚作用，粉体一般是大量颗粒的聚

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第七章 陶瓷原料的制备

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Presentation Transcript

  1. 第七章 陶瓷原料的制备 第一节 粉末的物理性能 第二节 陶瓷粉体的制备方法

  2. 颗 粒 （＞100 μm） 粉 体 （1～100μm） 超细粉体 （0.1～1μm） 纳米粉体 （＜ 0.1μm） 粉 末 第一节 粉末的物理性能 • 粉末的分类

  3. 角 状 针 状 树 枝 状 纤 维 状 片 状 粒 状 球 状 不规则状 粉体形状 • 粉体的物理性能 • 粉体形状：

  4. 粉体的粒度（particle size） 由于细颗粒的团聚作用，粉体一般是大量颗粒的聚 合体。习惯上也把 聚合体称为颗粒。 按ISO3252定 义，晶粒（A）、 颗粒（B）、聚合 体（C）的区别如 右图所示。

  5. 2 粒径的表示方法 颗粒的大小用其在空间范围所占据的线性尺寸表示。 球性颗粒的直径就是粒径（particle diameter）。非球 形颗粒的粒径则用球体、立方体或长方体的尺寸表示。 1 粒径的统计特征 粉体的粒径具有统计特征，而不是对单个颗粒的尺 寸。所以，一般将颗粒的平均大小称为粒度。习惯上可 将粒径和粒度二词通用。

  6. 其中用球体的直径表示不规则颗粒的粒径应用得最其中用球体的直径表示不规则颗粒的粒径应用得最 普遍，称为当量直径或相当径（equivalent diameter）。 粒径的主要表示方法有：等体积球相当径、等表面 积相当径、等沉降速度相当径、投影径以及筛分径等。 1） 等体积球相当径：用等体积球的直径来描述不规则 形状颗粒的尺寸。 2）等表面积球相当径：用等表面积球的直径来描述不 规则形状颗粒的尺寸。

  7. 3） 等沉降速度相当径：利用颗粒在液体中的沉降速度 与粒径的关系来确定颗粒的粒径。 4） 投影径：利用显微镜观察颗粒的投影，可测量颗粒 的粒径。 5） 筛分径：当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时， 粗细筛孔的孔径范围称为筛分径。 例如：粉末的粒径为45～60目表示该粉末可通过 45目粗筛网，而停留在60目筛网上。

  8. 3 粉体的粒度分布（particle diameter distribution） 由于实际粉体大都由粒度不等的颗粒组成，所以它 就存在一个粒度分布范围，简称粒度分布。 粒度分布通常用简单的图表或函数形式来表示。 1）频度分布（微分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标 表示各粒径对应的颗粒百分含量。 2）累积分布（积分型）：用横坐标表示粒径，纵坐标 表示小于(或大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量。

  9. 粉体的粒子学特性： 粉体的粒子学特性包括粉体粒径、粒径分布、粒子 形状、密度、流动性、堆积密度等，其中粉体的粒径对 陶瓷的性能影响最为关键。 粉体的粒径减小，其单位质量的粉体数目增加，表 面积增大，存储于颗粒表面的表面能也随之增加；相应 地，会引起粉体的一些重要性能发生变化，尤其是对超 细粉。

  10. 1 材料的熔点降低 熔点降低这意味着陶瓷可以在更低的烧结温度下致 密化，能有效控制晶粒长大的倾向。例如，5μm的氧 化锆粉体的烧结温度为1800℃，而粒径降到0.05μm时， 其烧结温度仅为1200 ℃。 2 蒸汽压上升 有利于控制烧结过程中的组分含量。

  11. 3 颗粒表面反射率下降 当金属颗粒减小到纳米级后，粉体颜色变黑，吸光 性能极佳。 4 电阻率上升 纳米Ag粉末的绝缘性极好。

  12. 机械粉碎法 气流粉碎法 物理气相沉积（PVD）法 物理制备方法 第二节 陶瓷粉体的制备方法 • 粉体的物理制备方法

  13. 粉体的化学制备方法 • 沉淀法： 主要原理是：在液相中采用各种水溶性化合物经混 合、发应生成不溶于水的沉淀，将沉淀洗涤并热分解可 形成超细粉。 沉淀法可以分为直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀 法等。

  14. 1 直接沉淀法 向盐溶液中直接加入沉淀剂进行反应得到细小沉淀 物的方法。 该法容易因为溶液中局部沉淀剂浓度过高， 发生不均匀沉淀。 2 均匀沉淀法 依靠溶液内部缓慢均匀地生成沉淀剂而进行沉淀反 应地方法。该方法消除了直接沉淀法发生不均匀沉淀的 现象。（例如：尿素水解制备盐类，教材P109）

  15. 3 共沉淀法 在溶液中同时沉淀两种或两种以上金属离子得到均 匀性好的复合氧化物的方法。该法所制备的复合粉末在 粒度、纯度和均匀性上都远远超过机械粉碎混合法。 例如：在氨水溶液中制备氧化锆合氧化钇复合粉 体的制备。（教材P109）

  16. 醇盐水解法： 主要原理是：利用金属醇盐M(OR)n（R为烷基） 遇水后容易分解的特点，将分解得到的胶体在低温下干 燥，可得到化学组分及形貌均匀的氧化物粉体。 醇盐遇水分解的通式： M(OR)n + n(H2O) → M(OH)n + nROH 该方法成本高，团聚不易控制。

  17. CVD法： 主要原理是：利用挥发性金属化合物的蒸汽通过分 解或相互反应合成所需粉体的方法。 1）分解沉积： CH3SiCl3 (↑)→ SiC (↓) + 3HCl (↑) 2）反应沉积： TiCl4 (↑) + CH4 (↑) → TiC (↓) + 4HCl (↑)

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