无机非金属材料工艺学 节选

《无机非金属材料工艺学》以无机非金属材料二级学科为专业方向，打破传统的各类无机非金属材料工艺学课程框架，在系统建立新型无机非金属材料工艺学课程体系的教学改革思想指导下设立。《无机非金属材料工艺学》以工艺、结构与性能之间的关系为主干，以“无机非金属材料”基本概念-原料及预处理-成型-烧成-性能为线索，突出反映无机非金属材料共性工艺技术，同时注重体现学科前沿以及发展动向。《无机非金属材料工艺学》主要内容包括：无机非金属材料的定义与分类；无机非金属材料常用原料，纳米粉体原料及其表征评价；原料的合成及预处理；无机非金属材料的配料计算及坯料处理；坯体的成型；无机非金属材料的烧成及显微结构的形成；无机非金属材料的性能与结构、工艺之间的关系；无机非金属材料新进展等方面。《无机非金属材料工艺学》各章节中的许多内容已在北京科技大学材料学院的本科教学中试用，并汲取了试用过程中各界同行和学生提出的宝贵意见与建议。通过本课程的学习，加强学生的基础知识，拓宽知识面，使学生全面系统地掌握无机非金属材料的制备原理、生产过程的共性与个性问题，理解工艺因素对无机非金属材料产品性能与结构的影响，能够从技术与经济的角度分析各类无机非金属材料生产中出现的问题并提出改进生产的方案，培养智能型和复合型人才。《无机非金属材料工艺学》可作为材料科学与工程专业或无机非金属材料专业的学生学习无机非金属材料工艺技术的教材或教学参考书，也可供无机非金属材料科技工作者、工程技术人员参考。

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插图：（2）特种陶瓷的分类特种陶瓷由于不同的化学组分和显微结构而决定其具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、磁性、透光，以及压电、铁电、光电、声光、磁光、超导、生物相容性等。人们为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据性能及用途的不同将特种陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。另外，随着纳米技术的发展，纳米陶瓷也日益得到重视，成为特种陶瓷中的重要一员。①结构陶瓷：结构陶瓷是着重于发挥其力学、热学、化学等效能的一类先进陶瓷材料。包括高强度陶瓷、高温陶瓷、高韧性陶瓷、耐酸陶瓷等，由于它具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、耐冲刷、抗氧化、耐烧蚀等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，广泛用于能源、航空航天、机械、汽车、化工等领域，主要用作切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器、生物部件和装甲等，如氮化硅、碳化硅、二氧化锆、碳化硼、二硼化钛、氧化铝等。虽然高性能结构陶瓷具有一系列优异性能，逐渐成为尖端技术不可缺少的关键材料。但其致命的弱点是脆性大，不像金属那样具有塑性变形的能力，因此改善结构陶瓷的脆性，增强韧性是多年来研究者所关注的重要课题。另外，对于特种陶瓷材料，在强调其机械性能时，不能仅用平均强度作为其强度指标，还需从统计角度来考虑其强度值的可靠性与分散程度。这种分散性，主要与制造及加工过程中引入的各种缺陷有关。在提高材料平均强度的同时，如何提高材料强度的可靠度，已成为结构陶瓷材料开发研究的一个重要课题。②功能陶瓷：功能陶瓷主要是指利用其电、磁、光、声、热和力学性能，以及其间的交叉耦合效应来制作各类与能量转换相关器件的陶瓷材料。功能陶瓷由于材料晶体结构的不对称性而存在自发极化，在各种外界因素，包括应力、温度或电场等的作用下，引起自发极化的变化而发生相应的电效应，因而产生了压电、热电和光电等效应。而且，通过对电畴作用、晶界效应、表面电导、离子电导、电子电导、铁磁效应以及相变等方面的研究，构成了力敏、热敏、气敏、声敏、湿敏、光敏、磁敏等传感器的理论基础。功能陶瓷包括铁电陶瓷、压电陶瓷、电解质陶瓷、半导体陶瓷、光学陶瓷、磁性陶瓷、陶瓷薄膜等，在电、磁、光、热、力、化学、生物等信息的检测、转换、处理和存储显示中具有广泛的应用。功能陶

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