精细陶瓷工艺学

"《精细陶瓷工艺学》系统讲述了精细陶瓷的各种制备工艺，既包括已经成熟的工艺，也包括此领域中近期新发展的工艺技术和方法，以及作者所在课题组和清华大学优选陶瓷与精细工艺国家实验室多年的研究成果，尤其是精细陶瓷零部件的全套制备工艺。 《精细陶瓷工艺学》可作为高等院校材料、机械、化工、航空、热能、信息、光学等专业的教学用书，也可用作一般工程技术人员和科研工作者的参考书。 "

《精细陶瓷工艺学》系统讲述了精细陶瓷的各种制备工艺，既包括已经成熟的工艺，也包括此领域中新发展的工艺技术和方法，以及作者所在课题组和清华大学优选陶瓷与精细工艺国家实验室多年的研究成果，尤其是精细陶瓷零部件的全套制备工艺。
《精细陶瓷工艺学》可作为高等院校材料、机械、化工、建材、航空、热能、信息、光学等专业的教学用书，也可用作一般工程技术人员和科研工作者的参考书。

第1章 导论 1
1.1 陶瓷概述 1
1.1.1 陶器与瓷器 1
1.1.2 中国陶瓷 2
1.2 精细陶瓷 4
1.2.1 精细陶瓷与传统陶瓷 4
1.2.2 精细陶瓷的类型与应用 5
1.3 陶瓷制备工艺 10
1.3.1 传统陶瓷制备工艺 10
1.3.2 精细陶瓷制备工艺 12
1.4 精细陶瓷制备工艺的发展前景 14
1.4.1 气相凝聚法制备纳米粉体 14
1.4.2 精细陶瓷胶态成型技术 15
1.4.3 快速原型制造技术 15
1.4.4 微波烧结和放电等离子烧结 15
1.4.5 纳米陶瓷材料的制备 15
思考题 16
第2章 精细陶瓷常用原料 17
2.1 天然矿物原料 17
2.1.1 黏土类原料 17
2.1.2 石英类原料 21
2.1.3 长石类原料 23
2.2 常用人工合成原料 24
2.2.1 氧化铝（Al2O3） 24
2.2.2 氧化锆（ZrO2） 27
2.2.3 氧化镁（MgO） 32
2.2.4 氧化铍（BeO） 33
2.2.5 二氧化钛（TiO2） 34
2.2.6 碳化物陶瓷原料 38
2.2.7 氮化物陶瓷原料 44
2.2.8 硅化物陶瓷原料 53
2.2.9 硼化物陶瓷原料 56
2.2.10 电子陶瓷原料 58
思考题 64
第3章 精细陶瓷的粉体制备 65
3.1 固相合成法 65
3.1.1 概述 65
3.1.2 烧结法 67
3.1.3 热分解法 67
3.1.4 氧化物还原-化合法 68
3.1.5 自蔓延高温合成法 68
3.1.6 机械化学法 70
3.2 液相合成法 70
3.2.1 沉淀法 71
3.2.2 水解法 74
3.2.3 溶胶-凝胶法 77
3.2.4 水热合成法 77
3.2.5 冷冻干燥法 78
3.2.6 微乳液合成法 79
3.2.7 喷雾法 82
3.3 气相合成法 84
3.3.1 蒸发氧化法 85
3.3.2 等离子体加强化学气相反应法 87
3.3.3 激光诱导化学气相沉积法 91
3.3.4 其他气相合成方法 94
3.4 机械粉碎法 98
3.4.1 球磨 99
3.4.2 振动磨 102
3.4.3 搅拌磨 104
3.4.4 气流粉碎 106
思考题 110
第4章 精细陶瓷粉体的特征检测与加工处理 111
4.1 精细陶瓷粉体的特征检测 111
4.1.1 精细陶瓷粉体的特征要求 111
4.1.2 粉体颗粒的粒度、粒度分布及形状 112
4.1.3 粉体的表面特征 121
4.1.4 粉体的填充特性 123
4.2 粉体的加工和处理 126
4.2.1 预烧（煅烧） 126
4.2.2 水洗、酸洗、除铁 127
4.3 配料与混料 127
4.3.1 配料 127
4.3.2 粉料的混合 133
4.4 混合粉体成型前的预处理 133
4.4.1 造粒 134
4.4.2 塑化 136
4.4.3 陈腐与练泥 139
4.4.4 陶瓷浆料悬浮处理 142
思考题 147
第5章 精细陶瓷的成型与坯体干燥 148
5.1 干法成型 148
5.1.1 干压成型 148
5.1.2 等静压成型 153
5.2 塑法成型 156
5.2.1 旋坯成型 156
5.2.2 塑压成型 161
5.2.3 轧膜成型 163
5.2.4 挤出成型 164
5.3 湿法成型 166
5.3.1 注浆成型 166
5.3.2 热压铸成型 170
5.3.3 流延成型 174
5.4 新型成型方法 178
5.4.1 注射成型 178
5.4.2 凝胶注模成型 183
5.4.3 直接凝固成型 188
5.4.4 快速无模成型 192
5.5 坯体干燥 200
5.5.1 干燥的作用与过程 200
5.5.2 干燥收缩及影响因素 202
5.5.3 干燥方法 203
思考题 211
第6章 精细陶瓷的烧结 212
6.1 陶瓷烧结的基本概念与理论 212
6.1.1 烧结及相关概念 212
6.1.2 烧结的几个阶段及组织变化 213
6.1.3 烧结过程的物质传递 217
6.2 烧结的影响因素 221
6.2.1 陶瓷烧结时的物理化学变化 221
6.2.2 温度对烧结的影响 222
6.2.3 影响烧结的其他因素 224
6.3 烧结工艺方法 227
6.3.1 烧结工艺的划分 227
6.3.2 反应烧结 228
6.3.3 热压烧结 230
6.3.4 热等静压烧结 233
6.3.5 气氛烧结 238
6.3.6 气氛压力烧结 239
6.3.7 放电等离子烧结 240
6.3.8 微波烧结 243
6.4 精细陶瓷常用烧结炉 245
6.4.1 间歇式烧结炉 245
6.4.2 连续式烧结炉 248
6.4.3 烧结炉的加热系统与耐火保温材料 250
6.4.4 烧结炉选择注意事项 251
6.5 炉温测量与控制 254
6.5.1 热电偶测温 254
6.5.2 热电阻测温 259
6.5.3 辐射测温 259
6.5.4 三角锥测温 263
6.5.5 炉温的控制 265
思考题 267
第7章 精细陶瓷的加工和后续处理 268
7.1 精细陶瓷的加工 268
7.1.1 精细陶瓷加工的特殊性与原则 268
7.1.2 精细陶瓷加工的类型 269
7.2 精细陶瓷的磨削加工 269
7.2.1 磨削加工材料去除的理论 270
7.2.2 精细陶瓷精密磨削工艺的制定 272
7.2.3 陶瓷磨削技术的进展 280
7.3 精细陶瓷的研磨与抛光 282
7.3.1 研磨与抛光的作用 282
7.3.2 研磨、抛光的工艺因素及选择原则 283
7.3.3 超光滑表面抛光 286
7.3.4 常见的研磨、抛光设备 286
7.4 精细陶瓷的特殊加工技术 288
7.4.1 超声波加工技术 288
7.4.2 电火花加工技术 289
7.4.3 激光加工技术 293
7.4.4 高压磨料水加工 294
7.4.5 黏弹性流动加工 295
7.5 精细陶瓷典型零件的机械加工 295
7.5.1 抗弯强度试条的加工 295
7.5.2 光刻机陶瓷微动块的加工 298
7.5.3 光纤连接器陶瓷套管的加工 299
7.5.4 陶瓷刀具的加工 301
7.5.5 半导体硅片的加工 305
7.6 精细陶瓷的表面金属化 306
7.6.1 被银法 306
7.6.2 烧结金属粉末法 309
7.7 精细陶瓷的封接 313
7.7.1 钎焊封接 313
7.7.2 玻璃焊料封接 315
7.7.3 其他封接方法 317
思考题 318
第8章 特殊形体精细陶瓷的制备 319
8.1 陶瓷薄膜的制备 319
8.1.1 概述 319
8.1.2 气相沉积法 320
8.1.3 液相沉积法 329
8.1.4 热喷涂法 331
8.1.5 热氧化法 333
8.2 陶瓷纤维的制备 333
8.2.1 碳纤维 334
8.2.2 玻璃纤维 336
8.2.3 硼多晶纤维 340
8.2.4 碳化硅多晶纤维 340
8.2.5 高熔点氧化物纤维 343
8.2.6 Tyranno陶瓷纤维 344
8.2.7 硅酸铝非晶质纤维 344
8.2.8 静电纺丝工艺制备纳米纤维 346
8.3 陶瓷晶须的制备 349
8.3.1 碳化硅晶须 349
8.3.2 氮化硅晶须 349
8.3.3 Al2O3晶须 351
8.4 陶瓷微小球的制备 351
8.4.1 机械法 351
8.4.2 熔融法 352
8.4.3 溶液法 353
8.5 多孔陶瓷的制备 359
8.5.1 概述 359
8.5.2 挤压成型法 360
8.5.3 颗粒堆积法 361
8.5.4 气体发泡法 362
8.5.5 有机泡沫体浸渍法 363
8.5.6 添加造孔剂法 367
8.5.7 溶胶-凝胶法 368
8.5.8 SiO2气凝胶的制备 369
8.5.9 多孔陶瓷制备方法比较 371
思考题 372
第9章 人工晶体的制备 373
9.1 熔体生长法 373
9.1.1 焰熔法 374
9.1.2 晶体提拉法 377
9.1.3 熔体导模法 379
9.1.4 坩埚下降法 382
9.1.5 冷坩埚熔壳法 384
9.1.6 区域熔炼法 386
9.1.7 热交换法 388
9.2 溶液生长法 390
9.2.1 基本原理 390
9.2.2 缓冷法 392
9.2.3 流动法（温差法） 393
9.2.4 水热法 394
9.2.5 助熔剂法 396
9.2.6 蒸发法 402
9.3 气相生长法 403
9.3.1 概述 403
9.3.2 气相法制备碳化硅单晶 404
9.4 固相生长法 405
9.4.1 高温高压法制备金刚石 406
9.4.2 高温高压法制备翡翠 412
思考题 416
参考文献 417