陶瓷材料范文

陶瓷材料范文第1篇

关键词：陶瓷材料；耐磨性能；显微结构

1 引言

近年来，先进结构陶瓷材料由于具有耐高温、抗氧化、优良的耐磨性能、低的膨胀系数以及耐腐蚀等优点而受到各国科研工作者广泛的关注，并且在一些工业领域已经获得了实际的应用，如刚玉瓷、氮化硅、氮化硼等，由于其具有较高的硬度以及良好的耐磨性能而在工业化生产用作磨具[1，2]。随着工业的飞速发展、烧结方式的优化、原料纯度的提高，人们趋向于改善传统陶瓷材料所固有的脆性的问题，使得先进结构陶瓷材料能够有更为广阔的发展空间。

将陶瓷用作耐磨材料是最近几十年才发展起来的，在20世纪八十年代，渐渐的出现一些如硼化物、碳化物以及氮化物之类的耐磨的陶瓷材料[3-6]，随后各国都投入大量的资源开始了研究，由于其发展较晚，所以对于陶瓷材料的耐磨损的机理也大多参照了金属材料，许多的研究者对陶瓷材料的磨损建立了模型[7-13]，提出了不同的磨损机理，但总的来说，影响陶瓷材料耐磨性能的因素主要有两方面：其一，材料本身的组织结构；其二，外部因素，诸如载荷、温度以及气氛等。本文主要从陶瓷材料本身出发，对陶瓷材料的耐磨机理进行了总结。

2 陶瓷材料耐磨性机理的研究

2.1力学性能对陶瓷材料耐磨性能的影响

在早期研究陶瓷材料的耐磨性能时，对比于金属材料，人们认为陶瓷材料的硬度跟磨损有很大的关系，但后来发现，陶瓷的硬度和磨损的关系并不是那么的明显，例如氧化铝陶瓷的硬度要高于TZP陶瓷[14，15]，但是耐磨性能并不一定高于TZP陶瓷，虽然硬度在一定的程度上能够反映晶界的结合强度，但是磨损最终是由于材料脱离磨损表面而形成的，所以陶瓷材料的硬度不再作为衡量磨损的一个预见性的指标。也有研究报道，陶瓷材料的脆性直接影响磨损率，并且构建了陶瓷脆性断裂的模型，并且推导出了一些公式，Evans等[7]认为陶瓷的磨损率符合以下关系式V=α・■E/H■・L，式中：V-磨损体积；W-载荷；KIC-断裂韧性；H-硬度；α-与材料有关的系数；E-弹性模量；L-滑行距离；从式中可以看出，随着材料断裂韧性的和硬度的提高，陶瓷的磨损率逐渐的降低，耐磨性越好。Fischer[16] 通过对氧化锆陶瓷材料耐磨性的影响的研究发现，陶瓷的磨损率跟断裂韧性呈现出一定的线性关系，他们的关系满足Wr=c・K■■，式中：Wr-磨损体积；KIC-断裂韧性；c-常数；这些研究表明陶瓷的断裂韧性越好，其耐磨性能也就越好。Wang等[17]通过对磨损状态的分析认为存在以下的关系式：V=C・■・■，其中：V-磨损体积；C-经验常数；P-载荷；D-滑行距离；σmax-滑行引起的最大切向应力；σD -陶瓷断裂的临界应力；Hv-显微硬度。这表明陶瓷的磨损还跟表面的应力状态密切相关，陶瓷断裂的R界应力越小，在相同的情况下，陶瓷的磨损变得更严重。

2.2陶瓷材料的显微结构对耐磨性能的影响

陶瓷材料的微观结构跟材料的宏观性能有着极大的联系，陶瓷材料的性能在很大程度上取决于其显微组织，其显微组织特征包括：晶相的种类，晶粒的大小、形态、取向和分布；位错、晶界的状况，玻璃相的形态和分布；气孔的形态、大小、数量和分布；各种杂质、缺陷、裂纹存在的开式、大小、数量和分布；畴结构的状态和分布等。陶瓷材料是晶粒和晶间组成的烧结体，耐磨性能跟材料的显微结构有着很大的联系，晶粒的大小，晶界相的组成，晶界上的应力的分布，气孔等等一些因素均会影响到陶瓷材料的耐磨性能。

2.2.1晶粒的尺寸对陶瓷耐磨性能的影响

在金属材料中，往往通过细化晶粒的强度从而来提高材料的力学性能，在工业化生产中，常常称之为细晶强化，晶粒的粒径越小，晶界的面积也就越大，晶界的分布也就会越曲折，这样有效地增加了裂纹扩展的路径，有助于分散材料内部的应力集中，有利于提高陶瓷材料的性能。对氧化铝、氧化锆陶瓷的耐磨性能研究发现[21，22]，当晶粒较小时，主要发生的是塑性变形和部分的穿晶断裂，产生轻微的磨损，当晶粒的尺寸较大的时候，材料的内部发生的主要是沿晶断裂，有大个的晶粒从材料的内部整体的拔出，产生严重磨损。

Yingjie he 等[23]通过研究四方氧化锆中晶粒尺寸对滑动摩擦的影响发现，当晶粒的尺寸从1.5 μm减小到0.18 μm时，TZP陶瓷的耐磨性能提高了8倍。当晶粒的尺寸小于0.7 μm时，耐磨性和晶粒尺寸符合Hall-petch-type关系，即W-1∝G-1/2，其中：W―磨损量；G―晶粒的尺寸，这时磨损主要产生的是塑性变形和微裂纹的扩展，对于晶粒的尺寸超过0.9 μm时，随着晶粒尺寸的增大，陶瓷的耐磨性能是逐渐降低的，此时的磨损机制主要是沿晶断裂所造成的晶粒拔出，从而造成严重磨损。Lee等[18]研究Y-TZP陶瓷也发现，大晶粒的材料去除率高，减少晶粒的尺寸能够提高陶瓷的耐磨性能。Wang等[24]研究也表明小晶粒的氧化铝陶瓷比粗晶粒的氧化铝陶瓷具有更高的抗磨损突变性能。Dogan等[25]指出：材料的缺陷随着晶粒尺寸的增大而不断的增大，大尺寸的缺陷造成在磨损的过程中材料的去除量增加，从而引发严重磨损，如图所示，通过比较细晶材料和粗晶材料，细晶材料即便是发生多处的晶粒拔出的现象，在整体材料的去除量上也可能小于粗晶材料单个或者几个晶粒的去除量，在整体上的表现就是粗晶材料的磨损率要高于细晶材料。

2.2.2 气孔率对陶瓷耐磨性能的影响

陶瓷制品当中，气孔对陶瓷的性能有着很重要的影响，气孔相当于一种缺陷的存在，它会造成应力的集中，加速裂纹的扩展，降低晶粒之间的结合强度，严重影响陶瓷制品的力学性能。Tucci等[26]指出在摩擦力的作用下，气孔之间可能会彼此连接起来形成裂纹源，加速材料的磨损。Wotton[27]发现，气孔的存在会极大的降低陶瓷制品的耐磨性能。M.C.gui[28]研究发现在不同的载荷的情况下，陶瓷的磨损率并不一样，在低载荷时，气孔不会造成裂纹的扩展，而在高载荷的情况下，气孔变得不稳定，会在气孔处形成裂纹，并且还会导致裂纹的扩展，此时，制品会表现出极高的磨损率和较小的抗磨损突变性能，也有研究[29]表明在不同的载荷下，当气孔率增加时，容易造成晶间断裂，引发磨粒磨损，加速磨损的过程，如图2所示。

2.2.3 晶界相以及晶间杂质的影响

陶瓷是由晶粒，晶界相和气孔等组成，在烧结的过程中，加入到陶瓷当中的一些添加剂和一些杂质成分主要是以第二相或者玻璃相的形式存在于晶界上，他们的存在会对晶粒之间的结合强度造成一定的影响，在陶瓷摩擦磨损的过程中，裂纹很容易在晶界处产生，较低的晶界结合强度会造成在磨损过程中的沿晶断裂，引起整片晶粒的拔出，造成严重磨损。

对氧化锆的耐磨性能研究[30]中发现，在ZrO2陶瓷当中添加适量的CaO、MgO和SiO2能够提高陶瓷的耐磨性能，这是由于在晶界处生成了第二相，能够降低晶粒间的微观应力，提高了晶界结合强度，降低了晶粒被整体拔出的几率。对于氧化铝陶瓷[31]来说，由于晶粒在各向异性生长时会在晶界处产生残余的应力，当在其中加入稀土添加剂Sm2O3，有效的促进了晶界上第二相六铝酸钙的形成，降低了晶界处玻璃相的含量，有效的缓解由于热膨胀系数不同而造成的晶界处的应力集中，增强了晶界结合强度，使得陶瓷的耐磨性能得到提高。L.esposito[32]研究了显微结构对氧化铝陶瓷耐磨性能的影响发现，第二相的组成和玻璃相的组成决定材料的磨损特性，细晶的氧化铝陶瓷制品的磨损率受玻璃相的影响比粗晶的大，也有研究表明，热压烧结的陶瓷的磨损率比无压烧结的耐磨性能要好得多，这是因为，第一方面，热压烧结有效地降低了陶瓷制品内部的气孔率，其次，热压烧结能够降低晶粒之间的微观应力，有利于提高晶界结合强度，最终提高陶瓷的耐磨性能。多晶陶瓷的添加剂一般会以玻璃相的形式存在于陶瓷晶界上，在摩擦的过程，产生的高温会降低玻璃的粘度，从而引发塑性变形，若邻近的晶界的应力不能相适应则会引发晶界处的裂纹，引发严重磨损。

3 总结

由于陶瓷材料在工业领域表现出的卓越的性能，研究掌握影响陶瓷的耐磨性能的机理，使之更好的服务于现代化工业显得尤为紧迫，各国的科研工作者已对此开始了广泛的研究工作，但是由于材料的磨损机理在不同的工作环境下是不一样的，对不同耐磨材料磨损的机制，磨损的失效缘由进行系统的分析，通过分析得出结论，然后构建材料耐磨性和材料组织结构性能之间的关系，深入剖析影响材料耐磨性能的机理，制备出性能优良的耐磨陶瓷材料，可以大大的减少磨损，有利于提高机械设备和零件的使用安全年限，具有非常重要的理论意义和巨大的社会效益。

参考文献

[1] E. Gugel， Non Oxide Ceramics（Silicon Carbides， Silicon Nitride， Sialon）[J].Ceramics for future Automotive Technologies， ed. H. Krockel et. D. Reidel Publishing Company， 1982.

[2] 李志宏，宜云雷，w博.强势发展中的超硬材料行业[J].金刚石与磨料磨具工程，2004（4），60～65.

[3] D.H.Buckley， Friction and Wear Behaviour of Glasses and Ceramics[J]. Plenum， New York， 1974.

[4] C.S.Yust， Low Speed Seiding Damage in TiB-Ni Composites， Wear of Materials[J]. ed. K. C. ludema， ASME， New York， 1983， 167～173.

[5] R.H.J.Hannink and M.J.Murray， Magnesia-Partially Stabilized Zirconias（Mg-PSZ） as Wear Resistant Materials[J]. Wear of Materials， ed. K. C. Ludema，1983， 181～186.

[6] P. K. Mehrotra， Mechanisms of Wear in Ceramic Materials， Wear of Materials[J]. ed. K. C. Ludema， 1983， 194～201.

[7] A.G. Evans and D. B. Marshall. Wear mechanism in ceramics[J]. Fundamental of friction and wear of material， 1981： 439～446.

[8] K. Kato， Tribology of ceramics[J].Wear， 1990， 136： 117～123.

[9] B. Y. Ting， W. O. Winer. Friction-induced thermal influence in elastic contact between spherical asperities[J].ASME， J. Tribol.， 1989， 111： 315～321.

[10] S. J. Cho， B. J. Hockey， B. R. Lawn et al. Grain-size and R-curve effects in the abrasive wear of alumina[J].J. Am. Ceram. Soc.， 1989， 72（7）： 1249～1255.

[11] Y. S. Wang， S. M. Hsu， R. G. Munro. A new model for alumina sliding wear[J].Proc. Japan Int. Tribology Conf.， Japan Society of Tribologists， Tokyo， 1990， Vol.2： 1225.

[12] H. Y. Liu， M. E. Fine， H. S. Cheng， A model for microfracture controlled sliding wear in ceramics： Grain size dependence， presented at 93th Annu. Meet of the Am. Ceram. Soc.， Cincinnati， OH， 1991： 1011～1015.

[13] L. B. Siblely， C. M. Allen. Friction and wear behavior of refractory materials at high sliding velocities and temperature， Wear， 1962， 5： 312～320.

[14] C. Piconi， G. Maccauro. Zirconia as a ceramic biomaterial， Biomaterials， 1999，20： 1 ～25.

[15] 王东方，毛志远. 四方氧化锆多晶瓷的磨料磨损[J].硅酸盐学报，1996， 23（5）：518～524.

[16] Fisher T E， Anderson M P， Tahanmir S， et al. Friction and wear of tough and brittle zirconia in nitrogen， air， water， hexadecane containing stearic acid， Wear，1988， 124： 133～148.

[17] Wang Y S， Hsu S M， Munro R G. A wear model for alumina sliding wear， Proceeding of the Japan Int. Trib. Conf.， Nagoya， 1990： 1225～1230.

[18] Seung Kun Lee， R. P. Jensen， M. J. Readey， Effect of grain size on scratch damage in Y-TZP ceramics， J. Mater. Sci. Lett.2001， 20： 1341～1343.

[19] Bikramjit Basu， Jozef Vleugels Omer Van Der Biest， Microstructure-toughness-wear relationship of tetragonal zirconia ceramics， J. Eur. Ceram. Soc.， 2004，24：2031～2040.

[20] Gulgun M， Putlayev， Valevy， et al. Yttrium in polycrystalline α-alumina， J. Am.Ceram. Soc.， 1999， 82： 1849～1859.

[21] Zum Gahr K H， Bundschuh W， Zimmerlin B， Effect of grain size on friction and sliding wear of oxide ceramics， Wear， 1993， 162-164：269～279.

[22] Mukhopadhyay A K， Mai Y M， Grain size effect on abrasive wear mechanisms in alumina ceramics， Wear， 1993，162_164：258～268.

[23] Yingjie He， Louis Winnubst， Anthonie J， Burggraaf， Grain-size dependence of sliding wear in tetragonal zirconia polycrystals， J. Am. Ceram. Soc.， 1996，79（12）：3090～3096.

[24] Y. S. Wang， S. M. Hsu. The effect of operating parameters and environment on the wear and wear transition of alumina， Wear， 1996， 195， 90～99.

[25] C. P. Dogan， J. A. Hawk. Role of composition and microstructure in the abrasive wear of high-alumina ceramics， Wear， 1999， 225-229： 1050～1058.

[26] Tucci A， Esposito L. Microstructure and tribological properties of ZrO2 ceramics， Wear， 1994， 172： 111～119.

[27] A. Wootton， M. Mirande-Martinez， R.W. Davidge， et al. Wet erosive wear behaviour of fine-grain zircon ceramic， J. Eur. Ceram. Soc.， 1996， 16： 483～491.

[28] M.C. Gui， S. B.Kang， J. M. Lee. Influence of porosity on dry sliding wear behavior in spray deposited AlC6CuCMn/SiCp composite， Materials Science and Engineering， 2000， A293： 46C156.

[29] lhaqq A. Hamid， P.K. Ghosh， S.C. Jain， Subrata Ray. The influence of porosity and particles content on dry sliding wear of cast in situ Al（Ti）CAl2O3（TiO2） composite， Wear， 2008， 265：14-26.

[30] Ajayi O， Ludema K C. The effect of microstructure on wear of ceramic materials， Wear， 1992， 154： 371～385.

[31] 茄螅吴伯麟.稀土Sm2O3对98 氧化铝陶瓷耐磨性能的影响[J].人工晶体学报，2015：44（9）：2480～2483.

陶瓷材料范文第2篇

关键词：纳米 陶瓷膜

一、前言

陶瓷材料作为全球材料业的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是由于存在脆性（裂纹）、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差等的缺陷，因而使其应用受到了一定的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，它克服了陶瓷材料的许多不足，并对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生重要影响，为陶瓷材料的应用开拓了新领域使陶瓷材料跨入了一个新的历史时期。

纳米陶瓷膜便是纳米陶瓷材料的大家庭中的一种，其产生于21世纪初，具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等众多优势，并且对GPS信号无任何屏蔽作用。纳米陶瓷隔热膜是21世纪的航天领域高科技产品，该产品起先应用于美国军事、航空、航天领域。

二、正文

1.纳米陶瓷膜简介及研发历史

陶瓷膜技术是膜技术中的翘楚，但20世纪80年达国家已在广泛应用时，中国在此领域却还是一片空白。十几年过去了，依靠自主创新，中国陶瓷膜技术从无到有，不仅打破了国外的封锁与垄断，还达到了国际领先水平。膜是一种高分子化学材料，它有无数个只能用微米甚至纳米计算的小孔，既有分离、浓缩、净化和脱盐功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤等特征。膜技术发明之后便广泛运用于食品加工、水质净化、环境治理、制药工业、化工与石油化工等领域，用来实现产品的净化分离。陶瓷膜就是由经过高温烧结的陶瓷材料制成的分离膜。由于具有独特的耐性，其一进入市场便成为膜领域发展最为迅速、也最有发展前景的品种之一。

到1989年底，南京工业大学徐南平院士才开始了在陶瓷膜领域的艰难探索。经过二十多年的不懈奋斗与努力，中国在陶瓷膜领域不仅打破了西方的封锁与垄断，而且依靠自主创新达到了国际先进水平。

2.纳米陶瓷膜特征与原理

相较于传统聚合物分离膜材料，陶瓷膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄、分离效率高等优点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以30%的年增长率发展着。陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。

陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。

陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔径50nm～15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。用于分离的陶瓷膜的结构通常为三明治式的：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称分离层）。其中支撑层的孔径一般为1～20μm，孔隙率为30%～65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20～60μm，孔隙率为30%～40%；膜层具有分离功能，孔径从0.8nm～1μm不等，厚度约为3～10μm，孔隙率为40%～55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。

陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2～50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等种类。进行分离时，在外力的作用下，小分子物质透过膜，大分子物质被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化、去杂、除菌等目的。

3.纳米陶瓷膜的优势

陶瓷隔热膜系是由导电性物质氮氧化物组成，具有独特的分子结构，是一种性能独特并持久耐用的复合陶瓷膜结构。因而其具有阻隔红外线、分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长、隔热性能好，质量稳定等众多优势，并且对GPS信号无任何屏蔽作用。能够保持最高的可见光透射率的同时，又能提供最高的红外线和远红外线的反射。

4.纳米陶瓷膜的研究现状

纳米陶瓷膜目前主要采用纳米材料淀积技术，与PET表面涂布纳米陶瓷有所不同，它是将纳米陶瓷材料混合到PET基材颗粒，从而提高产品性能，使其达到前所未有的稳定。在金属膜的技术上通过纳米陶瓷技术，采用先进的真空磁控溅射工艺，用精微的纳米状陶瓷物质来制造，从而使产品对光进行智能滤光筛选，最大限度阻隔热量，性能大大优于单纯金属薄膜。此外，纳米陶瓷膜的生产还采用了高隔热低反光技术，一方面可以使薄膜有效隔热率超过90%，提高室内舒适度和节省能源；另一方面却没有增加薄膜的反光。通常提高隔热能力的同时，总是要加强隔热膜的反光，这样会使得室内可见光大量损失，并且使得通信信号大幅减弱；强烈的内反光极易干扰视线，引起视觉疲劳。

5.纳米陶瓷膜的应用前景

随着现代科学技术的发展和生活水平的提高，人们越来越重视节能和环。建筑物门窗玻璃、顶棚玻璃、汽车玻璃和船舰玻璃对可见光的透过性有较高的要求，但在满足采光需要而使可见光透过的同时，太阳光的热量也随之传递。因此，对室内温度和空调制冷能耗产生一定程度的影响。在夏季这种影响特别显著，透过玻璃窗进入室内的太阳能量加大的了空调的载荷。通常空调的设定温度与负荷具有如下关系：设定的制冷温度提高2℃，制冷电力负荷将减少约20%；设定的制热温度调低2℃，制热电力负荷将减少约30%。为了节约能源，人们采用了金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜，用以反射部分太阳光中的能量，从而达到隔热降温的目的。但是，这种做法对产品的应用构成影响，要么达不到预定的效果，要么加大了制作工艺成本。纳米陶瓷膜出现，为透明隔热问题的解决提供了新的途径，具有广阔的应用前景及市场价值。目前在国内，研发应用此产品已经引起了不少公司的关注。

三、结论

近几十年来，陶瓷材料的应用及发展是非常迅速的，陶瓷材料作为继金属材料、高分子材料后最有潜力的发展材料之一，它在各方面的综合性能明显优于现在使用的金属材料和高分子材料。陶瓷材料的应用前景还是相当广阔的，尤其是能源、信息、空间技术和计算机技术的快速发展，更加拉动了具有特殊性能材料的应用。相信在不久的将来，陶瓷材料会有更好、更快的发展，展示出其重要的应用价值，为人类的文明发展做出重要贡献。

参考文献 ：

[1] 李爱兰， 曹腊梅. 航空发动机高温材料的研究现状[J]. 材料导报， 2003， 17（2） ： 26- 28.

陶瓷材料范文第3篇

(一)继承和发扬中华民族传统文化中国陶瓷文化博大精深，是世代传承下来的特色文化体系。“china”本意是“瓷器”，同时又有“中国”的涵意。外国人最早就是通过瓷器来认识中国，来了解中国的文化习俗，人文风貌。陶瓷材料的制作工艺以及精美绝伦的图案并不单纯是一种艺术行为，它同时凝结了我国古代优秀传统文化。陶瓷材料在现代家具中的应用，不仅可以提升居室文化品味，更能彰显我国陶瓷文化的魅力。

(二)有利于世界了解中国多年以来我们一直强调“只有民族的，才是世界的”，如何让世界了解中国，让中国的设计更有价值呢？只是将传统图案的陶瓷材料应用于现代家具当中，进行盲目的异质拼接，走的不过是低端复制的路子。建立烙有中华民族印记的现代陶瓷家具体系，通过不断的创新使其国际化，才能让中华民族文化走向世界，让更多人深刻地了解中国。

二、陶瓷材料在现代家具设计中的应用

(一)陶瓷材料在现代家具设计中的物质化应用诺曼提出优秀的行为情感设计具备四个要素，即功能、易理解性、易用性和感受[1]。陶瓷家具并不是一个单独存在的个体，它与住宅空间里各个界面、其他家具、使用者及环境构成有机的整体。陶瓷家具首先必须具有实用功能，没有实用功能的陶瓷家具也就没有存在价值。正如奥地利著名建筑师卢斯在《装饰与罪恶》中所倡导的思想——“一切没有功能意义的装饰都是罪恶。”我们不能把陶瓷家具仅仅作为住宅空间里的装饰品，而应该最大化地实现其功能。不过，传统中式陶瓷家具在构件和造型上过于庄严、堆成、重礼数，而现代人则追求家具的舒适度。这就要求我们一方面保留中式陶瓷家具的文化特色，另一方面设计出更符合人体工程学原理的现代陶瓷家具，同时满足现代人的情感需求。单一的功能已经无法满足市场的多元化需要，对传统陶瓷家具的再设计，必须充分考虑现代人的情感需要，并实现其功能的多样化，一具多用才能站稳市场。为了让人们转变对传统陶瓷工艺是老旧古板的代名词的印象，设计者必须不断拓展和完善陶瓷家具，并研究其与人和空间之间的交互行为。当下的陶瓷家具新功能已经不仅仅局限于尺寸与造型的实用性，它已经涉及到社会、环境、性别等诸多领域。人们开始不断创新造型设计，力求在第一时间带给观者强烈的视觉冲击力，满足人们的审美需要。如提盒(见图1)这件作品，它的造型来源于中国传统的食物提盒，古色古香，历史悠久。图中传统提盒演变成一款多功能陶瓷家具。这款产品有5个大小收纳盒，可以解决收纳空间狭小的问题。收纳柜的数量也可以按照使用者的要求实时更替。这种多盒为一的方式，让使用者和产品进行自主交互。在使用的过程中自行组装与产品发生感情，认定其是一款自己亲手设计的作品。同时除了收纳的功能，它还是一款可调节方向的灯具。通过提盒上杆的旋转可以满足不同角度的照明要求。为了使光源照射出来的光线更加柔和，灯罩选用陶瓷艺术大师的薄胎青花瓷作品，满足功能的同时让艺术陶瓷融入生活，拉近艺术陶瓷与大众的距离，在生活中感受陶瓷艺术的熏陶。作品的实用功能、审美功能、情感功能在此得以统一。与此同时，传统图案、颜色和材质在陶瓷材料家具设计中的搭配必须协调一致。著名华人建筑室内设计师刘思维说过，一切带有民族色彩的图案在每一个你认为要流行起来的时间他都可能是流行的。当然仅仅依靠传统图案是不够的，需要消费者对其体验过后，从视觉和心理上都满意才能成为一件好的作品。陶瓷瓷板画一直是人们喜欢购买的艺术品，很多人都想通过瓷器艺术品来营造家宅的吉祥如意的氛围。如年年有余的象征图“锦鲤”，出淤泥而不染的“莲花”，以及象征健康长寿的图“松柏长青”这些吉祥图案的瓷板画都有着吉祥的寓意。但是瓷板画过于浓重的传统颜色、图案和现代简约的居室装修风格往往会格格不入。三寒矮柜(见图2)将瓷板画镶入矮柜里，让它与现代简约家具合为一体。瓷板画选用梅兰竹三君子为素材，展现陶瓷技艺。传统的陶瓷家具在造型上因为非常讲究均衡对称，大多给人中规中距、四平八稳的感觉；在颜色的选择上也偏向于朴素稳重的颜色，如果再选用木材，容易让人感觉很“闷”。因此三寒矮柜在材料上选择聚乙烯，颜色绚丽多彩起到“透气”的作用，使整个陶瓷家具充满生机，极具时尚感而又不失中式陶瓷家具的神韵。通过对功能、材料、结构及其工艺的结合，对传统的陶瓷家具给予再设计、提炼和创新，让观者产生一种全新的体验。

(二)陶瓷材料装饰图案在现代家具中的精神化应用陶瓷家具通过其形态、色彩、材质和功能符号等元素带给人们视觉、触觉和使用的感受，而人们通过对陶瓷家具的观察、触觉、使用和领悟来理解其功能、寓意和文化内涵。其中陶瓷家具中常常引入的大量的传统元素，如寓意吉祥的传统图案(寿桃寓意长寿；蝙蝠取谐音“福”，葡萄代表“多子”，牡丹象征“富贵吉祥”)，又如对家具的边、角、框等位置进行装饰的二方连续或四方连续的几何纹样(万字符、冰裂纹、回纹)，再如在古代就是中国陶瓷家具的首选装饰的字画类作品(无论是楷体还是草体的书法，还是中国画细腻的工笔和豪放的写意画)，都是祖先留给我们的宝贵精神财富。它们不但能够提高陶瓷家具的设计品位，而且非常符合中国人趋吉避凶的传统心态，是国人独有的情感诉求。图3中的高山流水椅，造型来源于官帽椅，它在官帽椅原有的基础上简化多余的结构以满足现代人的审美需求。材料上选择了楠竹和青花瓷，无论是2年成材的楠竹，还是青花瓷传统手工艺，都使作品更加环保且具有浓郁的中华民族风情，让使用者在本能情感上接受它。椅子靠背的高山图、座面的流水图营造出依山傍水的秀美风景，将人们对悠闲自在的山野生活的向往之情表现得淋漓尽致。它体现的是我国传统文化的艺术价值、人文意识、审美情趣，是传统工艺在居住空间中的精神化运用。

陶瓷材料范文第4篇

关键词：复合陶瓷材料 介电损耗 介电常数

中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2015）09-039-01

最早对于混合规则的研究可以追溯到19世纪中，作者主要讨论了一般电介质混合的关系。到了20世纪中就有了较完整的可利用的数学公式形式被提出，就是著名的Maxwell-Garnett公式。对这些历史上研究的回顾，可以在图书中看到。这些研究为后续的多相复合材料介电特性和非线性、不均匀材料的复合问题打下基础，今天所提的很多公式相关人名都可以在这些文献中看到。本文对这些理论和公式进行了回顾和比较，并与自己的实验情况做了比较得到与实验教符合的理论和修正的途径。

混合规则

（1）Bruggeman混合规则（Bruggeman公式）

这个规则的基本形式如下：

（1）

公式中 表示组分的体积比率， 表示第i个组分的介电常数， 是多相复合材料的有效介电常数。这个公式也被称为Bottcher公式。

（2）Maxwell-Garnett公式

公式的基本形式如下：

（2）

公式中字母意义与（1）中相同。

（3）相干势公式

公式的基本形式如下：

（3）

（4）统一混合规则

Shivola在总结上述结果和其他结果的基础上提出了一个通用公式如下：

（4）

（5）其他混合规则

在计算和预测多相复合物的介电常数方面，有从实验角度总结的一类经验公式，Lichtenecker公式应用最多。

（5）

式中ε是混合物有效电容率，q是体积比率，α是介于-1和1之间的一个常数，i是相序号。

与实验结果相比较，Lichtenecker公式与实验数据整体符合较好，其他公式在局部如成分含量较低和较高时符合较好。Lichtenecker公式还可以对指数的取值做出修正，取较好的值，与实验数据符合的情况可以更好。

参考文献：

[1]Mossotti O F. Discussione analitica sull'influenza che l'azione di un mezzo dielettrico ha sulla distribuzione dell'elettricità alla superficie di più corpi elettrici disseminati in esso.Memorie dimatematica a di fisica della Società Italiana delle scienze， residente in Modena[J]， 1846， 24（2）：49-74.

[2]Maxwell G. Colours in metal glasses and metal films[J]. Philos. Trans. R. Soc. London， Sect. A， 1904， 3：385-420.

[3]Landauer R. Electrical conductivity in inhomogeneous media. In Electrical transport and optical properties of inhomogeneous media[M]. AIP Publishing.1978， 40（1）：2-45.

陶瓷材料范文第5篇

关键词：陶瓷材料；溜槽；衬板；耐磨性；抗冲击性能

中图分类号：TB31 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0046-03

1 概述

安阳钢铁股份有限公司烧结厂、焦化厂以铁矿石、焦煤、焦炭为生产原料为下一道工序输送原材料；采用的是24小时循环工作周期，其铁矿石、焦煤、焦炭流量较大，输料时间较长，容易造成输出设备，尤其是溜槽磨损严重；经常在生产期间出现被迫停车抢修现象，并且部分溜槽安装位置在十几米、几十米高的半空中，拆除及更换起来比较麻烦；因此提高溜槽内衬材质的耐磨性和抗冲强度显得尤为重要，安装适应不同现场情况的内衬材料可使输送原材料的速度加快，经久耐用，是实现了安全生产、内挖潜力、节能增效的一个关键课题。

2 常见溜槽内衬材料性能的对比

2.1 铸铁衬板

铸铁在工程中是比较常用的一种耐磨材料，铸铁按照含炭量分为灰口铸铁、白口铸铁以及麻口铸铁三种类型。其作为衬板使用时的硬度在HB100～300之间，质地坚硬，但是不能进行切削加工，以铸铁为原材料的衬板很脆，不能承受较重的冲击载荷。

2.2 不锈钢衬板

此种钢衬板的材质采用钼铬合金制作，硬度为铸铁衬板的2～3倍，使用寿命为铸铁衬板的12倍，在降低粉尘和回弹率、减少结合板损耗方面均取得明显效果，但是其良好的耐磨性能是在强烈的冲击载荷作用下使其表层不断发生硬化而获得的，如果不具备足够大的抗冲击负荷，工况又以静摩擦为主，其优越性就不能完全表现出来，进而其耐磨性能与一般中碳钢相差无几。并且不锈钢衬板费用高，频繁更换容易造成了较大的浪费，且又与溜槽母材材质不相同，在焊接方面比较

麻烦。

2.3 聚乙烯分子衬板

聚乙烯分子材料具有耐磨性好、摩擦系数低、滑动性能好、耐腐蚀、绝缘性能好、质地较轻、容易加工以及具有良好的减震、消音等特点。在钢铁行业主要用于输送磁铁粉、煤炭设备上的衬板，还能防噪音，能起到环保作用，一般厚度为10～30mm。

2.4 陶瓷衬板

其实耐磨陶瓷材料在20世纪90年代初就已经在欧美国家广泛应用于衬板了，主要应用于火电、钢铁、冶炼、机械、煤炭、矿山、水泥、化工等行业的输料系统、除尘系统、排灰系统等易磨损的机械设备上，其主要是以一种三氧化铝为主要原料，辅加其他配料，经过高达1700℃高温烧结而成，常用的耐磨陶瓷衬板主要有平面型陶瓷贴片、球面型陶瓷贴片、套压式焊接陶瓷片、焊接式陶瓷砖以及异性陶瓷衬板。其性能参照：氧化铝含量≥92%、密度≥3.6g/cm3、洛氏硬度≥85HRA、抗压强度≥850MPa、断裂韧性KIC≥4.8MPa·m1/2、抗弯强度≥290MPa、导热系数为20W/m·K、热膨胀系数为7.2×10-6m/m·K。其特点主要为：有较好的耐磨损性、较高的抗冲击载荷性、较高的耐高温性（可以长期在0℃～250℃之间运行）、较好的抗弱碱和弱酸性能、有良好的防脱落性能、便于安装和更换、超高的耐磨性减少了维护次数。

3 耐磨材料的选用方面

（1）通常耐磨性能是选用溜槽衬板材料的主要指数，从表1中不难看出在同等条件下聚乙烯分子材料摩擦系数较低，聚乙烯分子材料耐磨性能较好，而耐磨陶瓷材料的摩擦系数相比铸铁、不锈钢材料也较低，其耐磨性能与聚乙烯分子材料相差无几。并且在安阳钢铁股份有限公司铁前系统仅两年使用情况证明，其质量磨损量仅为0.8mm，在质量损失方面其他三种耐磨材料是无法比拟的。

（2）通过以上耐磨材料的性能对比可知，在抗冲击性能方面不锈钢和耐磨陶瓷衬板较好，而聚乙烯分子材料硬度较低，不能承受物料的冲击，在钢铁行业主要输送的是矿石和合金原料，且在运输过程中有一定的落差，因此不适宜在钢铁企业中

使用。

（3）在价格方面从表2中可知耐磨陶瓷材料价格是四种材料中最高的，但是其耐磨效果最好，使用寿命高达10年以上，假如溜槽衬板面积为500m2，按照表2中所得出不锈钢衬板三年更换一次为25万元，十年花费75万元；聚乙烯分子衬板每五年更换一次费用为45万元，十年花费90万元；而耐磨陶瓷衬板每十年更换一次费用60万元；按十年一周期来比较：耐磨陶瓷衬板比不锈钢衬板节约20%费用，而比聚乙烯分子衬板节约35%的费用。这还不包含更换期间的人工费、台班费以及停车检修损失等其他间接费用，三种衬板材料对比下来，哪种材料经济效益高一目了然。

4 耐磨陶瓷衬板安装工艺

以往无论铸铁衬板、不锈钢衬板以及聚乙烯分子衬板安装时，在固定方面无外乎或用螺栓固定、或用焊接固定以及特殊配方粘接剂粘接其中一种方式；根据我们近几年来对烧结厂、炼铁厂溜槽检修施工中多次发现，经长时间冲击后衬板容易遭到不同程度的脱离，严重时会造成溜槽接口的堵塞。根据以上情况我们组织相关技术人员进行探讨研究，并经过近几次实验，摸索出了一套安装工艺供同仁们商榷。具体操作如下：

首先根据工件的工况条件和工件的形状对耐磨陶瓷衬板进行预铺设，并标记上顺序号，根据序号位置进行打孔。

然后将待粘表面打磨除锈、除油污，若油污较多时应用99%丙酮进行清洗，若粘接面为非金属应将表面打磨、粗化。特殊工件必须进行喷砂

处理。

陶瓷胶的准备：陶瓷胶混合的原则少量多次，注意混合陶瓷胶不能长期在空气中放置，容易发生变质；按照质量比为2：1的比例配置，并把胶搅拌均匀；特别注意若气温低于10℃时应采取加热固化方式，并将待粘表面加热至30℃左右，涂胶粘接，并加热直到固化。我们在施工中发现如不采取加热措施，特别是在气温低于0℃，胶容易上冻，表面看上去是已固化，但是并无粘贴强度，因此在使用中容易出现脱离现象发生，但是其加热温度也不宜超过50℃，否则会使胶剧烈反应出现气泡现象进而影响粘接强度。

涂抹待粘物表面，胶涂抹层应在1mm左右，不宜太厚，这样能保证陶瓷衬板与母体之间填充饱满；拐角等截面粘贴时，侧墙衬板盖住地面衬板不少于50%。

粘贴完毕后，应用橡皮锤逐一敲击，并且确认无粘贴不是和空鼓现象存在，常温固化8小时后，应用小锤轻敲击复查，听其是否有缺胶现象，若有可及时局部起出，重新粘接。若在雨季或湿度较大的环境中，粘接表面为金属情况下，应在打磨后立即涂胶，防止生锈。

最后再把陶瓷衬板与母体用特制螺栓拧紧

即可。

经过用改进后的工艺安装在溜槽中的耐磨陶瓷衬板，经过安钢铁前系统一段时间的使用情况以及近几次检修中，发现以往在溜槽内壁衬板出现大面积脱离现象有了极大改善，进而延长了溜槽实际使用寿命和降低了生产过程中的维修成本。

5 结语

综上所述不难发现，在钢铁企业铁前系统输送系统中，选用合理的溜槽衬板材质和改善安装工艺，不仅降低了溜槽磨损程度、延长了溜槽使用寿命、减少了因衬板材质原因检修和抢修次数，更重要的是在这经济危机、钢铁行业效益低迷时期不失为一个增加企业经济效益、安全生产的有效

途径。

参考文献

[1] 王南，和海芳，李景玉.浅谈溜槽衬板在输煤系统中的应用[J].煤炭工程，2005.

[2] 陈海辉，王阳冬.溜槽、贮仓、料斗用耐磨橡胶衬里的设计与应用[J].冶金矿山设计与建设，2001，7（4）：38-40.

[3] 戴俊.耐磨陶瓷衬板在物料输送中的应用[J].矿业工程，2006，4（4）：49-51.

[4] 齐林.济钢1750m3高炉供料系统耐磨改造[J].机械工程师，2009，6（6）：132-133.

[5] 丁小平，赵连琦.耐磨衬板的分析比较与选用[J].硫磷设计与粉体工程，2003，6（6）：33-34.

[6] 刘越，杨程坤，朱丽娟.高炉溜槽衬板研究和应用状况

[J].铸造，2009.

陶瓷材料范文第6篇

关键词:陶瓷材料;环境;艺术;发展

1引 言

工业化、城市化进程的加速,以及人们物质水平的不断提高,为陶艺介入环境艺术提供了新的机遇;环境陶艺具有丰富的材料特性和艺术语言,聚集了人类的情感与泥土的原始性,它存在于公共环境空间,可以在很大程度上追求一种来自新艺术的感觉组合。如今,越来越多的陶艺家开始关注和转向公共环境艺术。

“环境陶艺”这个概念于20世纪90年代已经开始萌芽和兴起,它是指陶艺家利用陶瓷为主要媒介材料,或以其它材料为辅, 为特定的环境进行设计的环境陶艺作品。它主要是指公共空间的公共建筑物、建筑构件、广场、公园、道路、绿地、居住区、郊外空地及其它场地设立的以陶瓷材料为主的综合媒介作品。我国古代就有许多在现代人眼中可以称作环境陶艺的艺术作品,最早有文献考证的建筑构件是龙山文化时期的陶水管道,之后出现了质朴且具有很强装饰性的秦砖汉瓦,以及明代洪武时的《九龙壁》室外陶艺墙(图1)。在当代景德镇就活跃着一批非常有才华的陶艺家,他们正积极而热情地探讨、研究并创作出许多优秀的环境陶艺作品。

2陶瓷材料的种类及特点

2.1 陶瓷材料的种类

一般来说,陶瓷所用材料可分为陶泥和瓷泥,陶泥一般是在自然界可以找到,并可直接用于成形;而瓷泥则须经过选料配料,并经过加工而成。

2.2 陶瓷材料的特点

从成形手法上来讲,陶和瓷泥的可塑性都非常强,一般都可根据泥性的要求和作品成形的需要,采用泥板、泥条、模具(印坯和注浆)等不同的成形方法;从烧成温度上来讲,陶一般不会高于1000℃,瓷一般在1200～1300℃之间,根据釉料的性质要求,瓷可分为高温瓷、中温瓷和低温瓷;从烧成后的效果来讲,陶泥由于它的原始野性(未经人工精炼),烧成后表面粗糙、吸水性强,因此具有原始和纯美质感,同时其作品具有粗犷大气的艺术特点;瓷泥由于经过加工精练,泥坯表面比较光滑,适用于各种釉下彩绘和颜色釉装饰,烧成后作品具有精细优雅的艺术特点。此外,有时为了达到特殊的艺术效果还可进行二次烧成。正是由于陶瓷材料在经过烧成后,质地坚硬、耐高温、耐水侵蚀、不易风化的特点,显示出它相比于金属、树脂、木材、玻璃等材料独特而强劲的优势,成为环境艺术中最理想的材料之一。

3陶瓷材料在环境艺术中介入的价值体现

环境陶艺作为一门公共艺术,不仅具备环境艺术公共性原则,而且也具备陶瓷艺术本身所独有的特征,它还包含了更多社会人文和大众的因素。

3.1 公共性

人们通过公共空间的活动,形成体现共同需要的环境秩序,艺术家在个人创意与公众意愿之间寻找平衡点,进而创造出既有艺术家个性又有公共性的环境陶艺,由此可见,公共性就成了陶艺最基本的特性。正是由于环境艺术设计始终从人的现实需求出发,环境艺术便获得了坚实可靠的价值评判标准――人文尺度、人文精神、人文价值和人文思想的构建也必然成为这种评价的目的和追求。

3.2 审美性

审美性是环境艺术最重要的艺术特征之一。陶瓷艺术经过数千年的发展,形成了独特的艺术语言和审美形态。现代陶艺注重对自身媒介特征的搜索与实验,充分体现了陶艺的本质语言:泥、釉、火的内在美感价值。环境陶艺放置于公共环境之中,其作用首先是美化环境,提高城市环境的艺术质量和公众的审美情趣。设计意识超前、品位高雅的环境陶艺作品多为人们所喜爱,并可能成为某地区和城市标志性的环境艺术作品。座落在景德镇金岭大道的《昂》(图2)、《升腾》(图3)两套城雕,是景德镇陶瓷的标志性建筑,高达12 米。象征“陶”的“昂”,采用“H”型框架结构设计,吸收印纹陶的制作方法,用雕刻、模压技艺创作,用高温颜色釉的暖色调装饰,呈现出多种肌理层次,颜色醒目,与周边的色彩环境形成鲜明对比,给观众留下深刻的印象;“升腾”则以青花瓷纹饰为装饰图案,体现出瓷都景德镇的青花瓷器特色。

3.3 亲和力

大家知道,人类自从开始烧陶作日常用品,进入新石器文明以后,由于土和火与人类文明进程息息相关,人们和陶就有一种不可割舍的亲近感。尤其是人类文明进入信息时代,自然界的原生状态渐渐远离人类,陶却能唤醒人们的自然审美知觉,产生强有力的亲近意识。

用于制备陶瓷材料的水、火、土都与人类的生活息息相关,最早的陶器的发明就是因为汲水和烹饪的需要,陶瓷已被历史证明是用于传达形式、结构和人类情感的无与伦比的材料,人类的吃、住、行都是与陶资材料息息相关,与人类的天然亲和关系正是它的魅力所在。

都市的繁忙生活让人压抑,然而钢筋混凝土笼罩下的都市环境,更今人感到冷漠与孤独;而陶艺能呼唤人们久违的自然审美知觉,产生强烈的亲近意识。这是因为陶瓷材料源于自然,与人们有天然的亲和力;尤其是经过水的调配、火的熔炼之后所呈现出来的质感更让人产生想亲近的欲望。所以,陶艺成了联系人和环境的天然纽带,环境陶艺是带有某种特殊情感化的文化符号的艺术形式,亲近自然,亲近公众,融合环境。

3.4 恒久性

环境陶艺具有耐磨损、抗腐蚀、强度高和耐久等特性,它不是瞬间艺术,一件作品可以存在几十年甚至上百年,并且随着时间的推移,优秀的作品在公众不断变化的开放性评判中更彰显其艺术价值。

4陶瓷材料在环境艺术中的发展空间

我们正面临着一个新的城市建设高潮,这对城市的决策者、规划者、投资者、建设者、管理者以及各行各业的从业人员和广大人民群众来说,都是一个难得的机遇。在这其中,城市环境规划已经成为衡量该城市文化水平的标志之一,陶瓷这种自然而时尚的材料渐渐被人们所重视,无论是在大街小巷、广场或者高档酒店,都少不了利用陶瓷的装饰来衬托环境。

现在,它不仅是一种时尚,而且已经成为一种文化的代表:没有它的存在,大街小巷将缺乏昔日的韵味;没有它的存在,广场上的钢筋混凝土建筑哪怕再高也仅是呈现一种淡淡的灰色。我国城市公共环境艺术的发展正处于起步阶段,每个城市都希望能产生具有自身特点的城市公共环境艺术。在这方面,以环境陶艺作为城市公共环境艺术的重要材料和手段,将有着特殊意义。环境陶艺作为一种文化载体,释放文化能量,镌刻城市历史,记录城市传统,从一个侧面反映出一个城市的物质、精神和文化特征。如果将其引入到城市公共空间和城市公共艺术中去,在形成自己特殊的城市面貌和独特的城市文化个性方面,将具有广阔的前景。

5结 语

陶瓷材料从用于制作日用品和艺术品到介入环境艺术创作,拓展了公共艺术的设计思路,是现代陶艺走出室内,步入公众视野的一个奇幻的结合点,增添了现代陶瓷艺术的表现形式。我国现代陶瓷艺术应该凭借我们自身的文化底蕴,参与当代全球文化的建构,实现自身形态的认证。

参考文献

[1] 黄振辉.国际建筑陶瓷设计与运用研讨会论文集[C].广州:

精雅创作画苑,2002,10.

[2] 顾孟潮.环境的艺术化与艺术的环境化[J].文汇报,2002,4(10).

[3] 冯先铭.中国陶瓷[M].上海:上海古籍出版社,2002,12.

[4] 张玉山.陶艺――世界当代公共环境艺术[M].长沙:湖南美

术出版社,2006,10.

Ceramic Materials Adapting to the Environment

YANG Chao,LIU Wei

(Science and Technology Institute,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen333001,China)

Abstract:With the features of public,aesthetic,affinity and long-lasting,ceramic materials are widely used in the environment art.In this article,the characteristics of ceramic materials were analysed,as well as itsapplication in the art of urban public environment.

陶瓷材料范文第7篇

【关键词】陶瓷材料 装饰艺术 家装意义

陶瓷艺术是我国数千年的传统文化瑰宝，是富有民族特色的日用工艺品和装饰艺术品。陶瓷材料之美是区别于其他艺术材料的独特性，从表达艺术形式上，它是生活艺术中的特殊载体，极具审美力、感染力，在现代社会已成为室内装饰的必需材料。陶瓷的“装饰”工艺却又不同于其他材料的性质，只是用来附加或减少来表达它的装饰艺术形式，而陶瓷是凝聚自身的材质肌理、雕塑、刻画、镂雕、彩绘、印坯、釉色、纹饰等与表现艺术形式来呈现其天然成趣的装饰艺术之美。

陶瓷是一门古老又现代的艺术载体，在过去与现代家庭装饰中，在美化生活和陶冶人们文化与精神上都有其独特的艺术魅力。随着人们生活质量的提高、时代不断的进步发展，在现代生活中，人们的家装设计中大量涌现以陶瓷为材料的产品，生活质量的要求不同于先前人们的审美只在实用化，现代人使用陶瓷，不仅表现了它的实用性，还体现装饰性和审美情趣，以饰美为现代人的精神需求，特别是在陶艺不断发展的现今，现代装饰风格的陶艺作品和艺术家的新作使得人们争先恐后地购置或收藏，这是人们对艺术审美的升华，是物质时代人们对现代生活中的消费观念的感悟。诚然，陶瓷艺术在现代人的生活中已经成为美化室内空间的一种文化载体，也是室内空间环境中点缀和装饰的一道风景。

一、陶瓷材质的独特美

陶瓷是特殊物质材料的一种，我们可以在上面进行艺术加工，表达各种装饰和技法形式，提高产品的艺术性和档次。在陶瓷工艺材料研究和生产实践中发现，陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，它采用天然原料如长石、黏土和石英等烧制而成，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，是属于功能材料。如若运用到艺术陶瓷创作中，它能产生很大的变化并不断发展，人们通过这种工艺、技法的创新，将在未来的陶瓷材料和装饰研究中表现出更多的新形式与新面貌。

陶瓷材料在装饰表现形式上是其他材料所不能达到的艺术效果。它饰美性强、保质期长、实用性久，由此人们将陶瓷材料运用到了家具上，如壁橱、灯具、厨具、卫浴具、壁画等设计上，它们不仅实用美观，而且还可以成为人们欣赏的艺术工艺品。在现代社会，陶瓷材料在家装设计中应用广泛，人们喜爱是因它独有的材质、肌理和装饰美，另外还有实用易打理的特质，多用到表现在传统与现代文化内涵兼具的家具艺术形式。陶瓷装饰在不同类型的室内环境空间中，能表现出很多不同形式的艺术品，即使在同一空间的装置，也可以通过不同装饰风格（纹样、图案、色彩、质感）打造出截然不同的陶瓷工艺品，对相同外形尺寸的家具，可以用简捷的摆设手法来达到室内家装系列风格装饰艺术效果。

二、建筑装饰材料的实用美

陶瓷作为建筑材料装饰使用，是家装设计中必不可少。瓷砖、卫浴的实用性几近完美，是每个家庭中客厅、卧室、厨房、卫生间等空间里都要使用的产品。陶瓷品使用大到地面砖，小到厨房盐罐子。如今，经济繁荣带来生活水平的提高，人们越来越注重精神上的消费，追求生活的个性化、情趣化的特征满足了大众的心理。许多地产商的楼盘户型皆是大厨房、开放式厨房和多套卫生间的形式，瓷砖、卫浴产品的发展空前迅速，各大城市高楼大厦外立面都贴用瓷砖，它因耐用和易清洗而得到大众青睐，形成了很大的市场。因此，陶瓷产品的艺术设计将扮演非常重要的角色。从一定程度上讲，作为生活者，他们选择的不是产品本身，而是它的设计，审美性成为首要因素。诚然，陶瓷产品的设计不仅仅是考虑它的造型、款式、花色、工艺等方面，更主要的是在室内整体空间上的组合搭配，还有在空间的主题、情调、氛围等方面进行营造与设计。

三、陶瓷材料在家装中应用广泛

除了建筑材料的功用性，如灯具、花瓶、餐具、小家具等家居小摆设品都可采用陶瓷制作装饰。在景德镇出门见的最多的是路灯，一根根陶瓷灯柱在大街上形成一道亮丽的风景，很多来景德镇的人都会因街道两旁的陶瓷灯柱为之一震。此外，在景德镇国贸商城和各大陶瓷店，还可以看到另一种风景——陶瓷灯具。陶瓷材料应用于灯具中效果是不言而喻的，用普通的瓷泥制作灯具，技法和工艺到位，烧制把握好了，一台陶瓷灯也就显现出它的实用和艺术效果。如果使用高档瓷泥制作陶瓷灯，那么它的瓷胚质地较高、原材料纯净无杂质，工艺精细，胎质薄，它的透光性使室内客厅无限生辉。另外，还可以通过镂雕的形式制作灯具的透光性，在装饰与实用上亦毫不逊色。

陶瓷花插，在客厅也占有一席之地，它可以让家里的客厅和书房的家具增添一处美景。餐具在陶瓷材料中独占率最广，在远古和现今，每个家庭会用陶瓷餐具，选择陶瓷作为餐具是因为它洁净、无毒、不锈、不吸水，表面坚硬光滑、易于洗涤、耐用，是其他材质的餐具无法超越的优点，而且在厨房里它比其他材质的用具其装饰效果要强很多。还有，书房的书桌、书柜，卧室里的床，都随着现代家具形式的多样化而巧妙运用陶瓷，嵌瓷艺术和床屏是主要的装饰部位，瓷片以整体嵌式的方式镶嵌于木材中，它的装饰形式也决定了书房、卧室和其他家具的装饰风格。

四、陶瓷在家居装修中的意义

装饰艺术是连接人类精神文明与物质文明的桥梁，而陶瓷装饰的形式特点是建立在审美功能和物质技术的基础上，除了审美功能和技术的结合，还需要装饰形式法则进行艺术处理，这样才能获得良好的艺术效果。对于陶瓷装饰的欣赏，我们的视觉是在它的变化中寻求美的情趣，用这样的审美艺术效果来改造世界、改善环境，提高自身生存的生活质量和艺术品位。而现代家装设计是属于室内设计的一个分支，家装设计在现代生活中与人们生存环境密切相关，它是为了满足人们生活、工作的物质要求和精神要求所进行的理想的家庭环境设计。诚然，陶瓷作为我国传统文化产物，历经原始彩陶时期的装饰纹样艺术不断发展、改变、创新，陶瓷材料与技术工艺的不断更新进步，体现了我国先民的勤劳与智慧，表现了中华民族深厚的文化底蕴。当然，我们更应该看到中华民族文化传统的主流和民族文化的原始之根，这种传统文化的延续与图腾演变过程的持续，对研究装饰形象和接近人类生活与艺术的求真性皆依于我们对美的需求。

总之，陶瓷艺术应用到现代家装中，已经展现了它无穷无尽的艺术魅力和表现力。现代陶瓷装饰设计，与时代的风尚、现代的工艺材料和科学技术、审美的爱好倾向密不可分。我们要紧跟时代的步伐，把握时代的要求，了解现代家装陶瓷装饰市场、技术信息，努力学习以创造更多更新的陶瓷艺术产品，将陶瓷艺术融于现代家装设计领域，再创陶瓷新特点。

参考文献：

[1]俞康泰.陶瓷色釉料与装饰导论[M].武汉：武汉工业大学出版社，2003.

[2]陈进海.陶瓷艺术[J].长春：吉林美术出版社，1997.

[3]方李莉.新工艺文化论[M].北京：清华大学出版社，1995.

[4]郑丰银.论陶瓷艺术在现代家庭装饰中的意义[J].中国陶瓷，2003（6）.

[5]邓旻涯.家具与室内装饰材料手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[6]施蒂.试论陶瓷艺术与环境艺术的结合[J].江苏陶瓷，2006（6）.

陶瓷材料范文第8篇

关键词 耐磨性，陶瓷，硬度，测试方法

1前 言

陶瓷材料作为无机非金属材料的一个重要门类，已经取得了很大的发展。结构陶瓷以其高机械强度、高硬度、优良的耐磨性和耐腐蚀性等优点被广泛应用于冶金及航天等领域[1]。而作为陶瓷材料基本性能之一的力学性能，又是表征其使用性能的有效参数。硬度是衡量材料力学性能的一项重要指标，是结构陶瓷一种重要的力学性能，与材料的强度、耐磨性、韧性等有着密切的关系。

陶瓷材料的硬度是其内部结构牢固性的表现，主要取决于其内部化学键的类型和强度。其中形成原子晶体的共价键型硬度最高，然后依次是离子键、金属键。原子价态和原子间距决定了化学键的强度，因而也是决定材料硬度大小的重要因素。

2陶瓷材料常用的硬度表示方法

2.1 划痕法

陶瓷及矿物材料常用的一种硬度表示方法就是莫氏硬度，它是由划痕来表示硬度由小到大的顺序，即后面的矿物可划破前面的矿物表面，但没有具体数值。莫氏硬度共分为十五级。表1所示为莫氏硬度的顺序。

2.2 压入法

陶瓷材料的化学键主要有离子键和共价键。由于陶瓷材料弹性模量大，其键的方向性强而密度小，所以可塑性小。陶瓷材料显微结构不同于金属材料，很少由单一相组成，组成的晶相结构也较复杂。要想得到陶瓷材料硬度的具体数值，常用的表示方法有维氏硬度、努普硬度和洛氏硬度。它们都是通过将压头压入陶瓷表面而测得硬度值，测定方法及优缺点对比如表2。

3洛氏硬度HRA与HRC之间的换算关系

对于较硬的材料（如95瓷、SiC陶瓷等），用得较多的是洛氏硬度表示法，它的精度高，误差小。但它的标尺多，共有A、B、C、D、E、F、G、H、K九种。硬度之间的换算较难，没有统一的标准，下面就探讨一下洛氏硬度。

GB/T230-91是金属洛氏硬度的试验方法的标准，也适用于陶瓷材料。表3列举了洛氏硬度各种标尺相应的压头类型和总试验力。

陶瓷材料一般以HRA为主（适用范围值：20～88），较硬可用HRC为标尺（适用范围值：20～70），洛氏硬度根据压痕深度来计算硬度值。

HR = (K-h)/0.002

式中：

K――常数

h――除掉初试应力（10kgf）的深度

当压头为金刚石时，K=0.20mm；当压头为钢球时，K=0.26mm

由公式可以看出，h越大，HR值越小。对于同种材料， A标尺（588.4N）由于施加力小，因此相对C标尺（1471N）来说，h小，HR值大。根据GB1172-74，由黑色金属洛氏硬度值换算表可知，HRA在80左右范围内时，HRC与之相差范围在16～18，并且随着HR值增大，差值逐渐减小。作者曾以95氧化铝瓷为例做实验，仪器是一台HR-150A型洛氏硬度计，发现其HRA与HRC之间换算数据虽不完全满足金属硬度GB1172-74中的对照关系，但趋势都保持一致。据相关文献报道，氧化铝瓷的磨损主要为断裂磨损机制，而金属材料主要为塑性磨损机制[2]，而力学性能的提高是耐磨性能提高的最主要原因[3～4]。同一组成相，显微结构是硬度的决定因素，晶粒大小是最灵敏的结构因素。

H = H0 + K・d-0.5

式中：

H0――单晶压入硬度

d――晶粒直径

K――材料系数

由上式也可看出，平均粒径小的材料，对应其硬度越大。

4结 论

表示陶瓷材料硬度的方法有许多种，不同的方法适用于不同的陶瓷类别，并且只有同种硬度方法之间的测试才有可比性。若需要简单快捷时，可用莫氏硬度法进行比较，要求精确时可用洛氏硬度或维氏硬度进行测试。陶瓷材料的硬度取决于其晶相组成和结构，晶粒大小是最灵敏的因素，晶粒粒度越小，离子电价越高，结合能越大，抵抗外力摩擦刻划和压入的能力就越强，硬度就越大。

参考文献

1陈 楷.陶瓷材料物理性能[M].北京：中国建筑工业出版社，1980:42～43

2 张福成，罗海辉，Roberts.Steve-G等.断裂方式对氧化铝基复合陶瓷耐磨性的影响[J].无机材料学报，2007，22（3）：493～498

3 Taktakd,Baspinar M S.Master.Design,2005,26:459～464

陶瓷材料范文第9篇

微波焊接 微波焊接是陶瓷焊接的另 种新方法 由于其加热的高速度和均匀性具有许多潜在的经济效益。迄今为止,这项技术已经用于陶瓷与陶瓷以及陶瓷与玻璃的焊接。

陶瓷材料具有很好的耐热性和抗腐蚀能力 ,在许多高技术领域 例如航天,汽车,化工和电子工业等正起着越来越重要的作用,然而陶瓷材料的机械加工却极为困难,这就大大限制了陶瓷材料的进一步推广使用。解决方法除了目前正在研究的陶瓷超塑性成型外,最有发展前途的技术是陶瓷焊接,即对形状简单的陶瓷零件进行焊接,以制成形状复杂或大尺寸的构件,正因如此,陶瓷焊接愈来愈受到人们的重视。微波焊接是一门崭新的焊接技术,它利用微波在材料中介质损耗使陶瓷加热,在一定压力下完成连接,根据接头间是否加入中间介质,微波焊接可分为直接焊接和间接焊接两种,由于陶瓷的加热是通过微波与材料相互作用实现的 ,使接头能够均匀地连接 ,避免了开裂发生 。同时微波加热的升温速度极快 ,陶瓷内部品粒不会严重长大 ,晶界相元素分布 比焊接前更均匀 从而使接头区域材料保持优良的性能。

微波连接陶瓷材料的原理和特点

微波焊接试验装置

( a) 微波焊接材料总图; (b) 微波焊接材料简图

1 微波焊接的试验装置和特点

微波焊接陶瓷材料的典型试验装置见图1。被焊接的陶瓷材料置于微波应用器中, 在陶瓷材料的两端施加压力。磁控管产生的微波经过微波波导输送到微波应用器中。微波频率通常为 2 45 GHz或0.915 GHz。

微波加热陶瓷材料是利用微波电磁场与陶瓷材料的相互作用, 因此陶瓷材料的微波加热与陶瓷材料本身的性能有很大的关系。对于介电损耗高又不随温度剧烈变化的陶瓷材料, 微波烧结的加热过程较为稳定,容易控制,但多数陶瓷材料在室温时介电损耗较低,当加热超过临界温度,陶瓷材料的介电损耗急剧增加,使温度迅速上升。另外,对于某些对微波具有透过性的陶瓷材料, 必须在材料中添加适量的具有吸收微波性能的添加剂或玻璃相, 才能进行微波加热。利用微波在材料中的介质损耗, 不仅能完成陶瓷的烧结,而且还可以实现陶瓷材料的连接, Meek 和Black 最早利用微波技术实现了Al2O3薄片间的玻璃连接及陶瓷/玻璃/金属连接。微波连接陶瓷材料的主要原理是通过改变电磁场的分布,实现微波能的聚焦,对连接部位进行局部迅速加热,从而实现陶瓷材料的连接。

微波连接陶瓷材料的特点有三个。第一, 对于传统的陶瓷连接工艺, 能量是从试样表面通过热传导的方式向内部传递,从而达到温度均匀,由于多数陶瓷的导热性差, 因此连接需要很长时间。采用微波加热连接是使陶瓷连接层处迅速升温, 从而大大缩短了连接时间,节约了能量,降低了连接成本。第二,由于微波加热较为迅速,反应时间短, 可以使连接部位的温度迅速升高, 从而抑制了基体材料由于温度升高而导致的内部晶粒长大,因而使连接部位具有较好的力学性能。第三, 微波局部加热的特性,使得微波主要加热所需要加热的区域, 对其它区域的加热并不明显。因此, 可以在一定程度上改善在传统焊接过程中由于两种母材热膨胀系数不匹配所造成的热错配问题。

2 微波应用于陶瓷材料的连接

陶瓷材料之间的微波连接根据有无采用中间连接层可以分为两类,一类是采用中间介质作为连接层的间接连接,比如采用Al作为连接层连接SiC 陶瓷与SiC 陶瓷。另一类是陶瓷材料的直接连接, 比如不采用连接层进行 SiC 陶瓷与 SiC 陶瓷的连接。根据连接的陶瓷母材类型可以分为同种陶瓷材料之间的微波连接和异种陶瓷材料之间的微波连接。

2．1 同种陶瓷材料之间的微波连接

微波技术应用于同种陶瓷材料之间的连接主要有Al2O3 陶瓷与Al2O3 陶瓷的连接( 用符号Al 2O3/Al2O3 表示, 以下同)[ 6~ 8], MgO/ MgO[ 9], Al2O3 -30% ZrO2/ Al 2O3 -30% ZrO2[ 10], ZrO2 -Al2O3 -SiO2/ZrO2 -Al 2O3 - SiO2[ 11], SiC/ SiC[ 12], Si3N4/ Si 3N4[ 12],MgF2/ MgF2[ 13]等。 3 1 1 同种氧化物系陶瓷之间的微波连接1985 年Meek 等[ 5]率先用 700 W 功率的家用微波炉对两块 Al2O3 薄片进行了焊接,焊接温度为700~ 800 ,时间为99min。此后, 对Al 2O3 陶瓷的微波连接研究就迅速发展起来, Assaf i 等[6]用AlOOH 凝胶作为连接层, 先将AlOOH 凝胶涂在需要连接的两个 Al2O3 陶瓷片的表面,然后在微波辐射下连接Al 2O3 陶瓷。试验表明,样品在微波中被加热到 1500 、 时间为 10min、 且施加的压力为0~6MPa时连接成功,当连接温度达到1650℃时,微波连接的接头抗弯强度已达到母材抗弯强度的93%,这是由于作为连接层的AlOOH 凝胶,当温度高于 1300 时, 分解得到 Al2O3, 由于分解产物Al2O3 与焊接母材的成分一致, Al 2O3填充连接界面的空隙,材料之间的相容性好,从而提高了接头的力学性能。另外Yu 等[7]报导了Al2O3 陶瓷的同时烧结和连接, 连接试样母材是经 2800MPa 干压过的Al2O3 片状压坯, 而作为连接层的是在 150MPa 压力下成形的Al2O3 压坯薄片,整个试样在微波烧结和连接前在 600 预热2h, 然后在温度为1400℃、时间为 14min、 压力为 0 283MPa 的条件下进行微波烧结和连接。结果连接成功, 但在连接界面上存在缺陷。

文献[ 8] 报导了Al 2O3/Al2O3 陶瓷之间的直接连接。Al 2O3 试样的纯度为 90% , 将需要连接的Al2O3 试样放在微波连接腔中, 连接面位于连接腔中间位置以保证其位于温度的最高区域, 微波源的工作频率为 2 5GHz, 试验的连接温度选择为 1100~ 1450 、 时间少于20min、 压力为0~ 2 5MPa。研究表明,陶瓷间的接合强度与微波加热温度和所施加的轴向压力有关, 当保温时间为 15min、 压力为2MPa、 温度为1300 时试样连接良好,且接合强度为150MPa, 达到了母材的强度。对其界面进行微观分析,未发现中间反应层及熔融特征,但低于上述条件时,无法连接成功。也有人使用微波在短时间内连接成功 MgO/MgO 陶瓷, MgO 陶瓷母材之间未使用其它连接层。研究表明, 在试验范围之内微波焊接的温度和压力越高,接头的抗弯强度也越大,当微波连接时间为4min、 温度为 1867 、 压力为 0 5MPa 时, 接头的抗弯强度为105MPa,达到MgO 母材抗弯强度最大值的70% [ 9]。

文献[ 10] 将两个大小为 15mm 4mm 4mm的Al2O3 -ZrO2 复合陶瓷样品(其中含30%ZrO2) , 采用Na2SiO3 粉作为连接层材料进行复合陶瓷之间的连接试验,将 Na2SiO3 玻璃粉与丙三醇混合成浆状物,然后将浆状物涂在Al 2O3 -ZrO2 复合陶瓷的接合表面,连接时的高温使得玻璃层熔化,熔化物扩散到Al 2O3 -ZrO2 复合陶瓷表面,强化了界面。研究发现,在微波连接过程中施加一定的压力或减少玻璃相的残留量均可提高Al2O3 -ZrO2 复合陶瓷之间的连接强度。

文献[ 11] 报导了采用微波连接 ZrO2 -Al 2O3 -SiO2 陶瓷( ZAC)。将直径为6mm 的ZAC 陶瓷棒的受焊面先用砂纸磨光,再用1 m 的金刚石研磨膏对其进行抛光,然后放入微波设备的单模腔反应容器中的温度最高处。试验的微波功率有 1kW、1 25kW、1 5kW, 连接时载荷压力有 0 5MPa、0 75MPa、 1 0MPa, 然后对连接试样进行四点抗弯强度的测试。结果表明, 最大连接强度为 107% 母材强度,最小连接强度为 69%母材强度。当微波功率为1kW 或 1 25kW 且载荷压力为 0 75MPa时,达到最大连接强度。当载荷压力达到1MPa或微波功率达到1 5kW 时,连接处熔化的连接物会从ZAC陶瓷的连接面上溢出,形成一个凸起,从而降低了连接强度。当载荷压力小于0 75MPa时,无法将两个陶瓷面连接在一起。因此, 选择的最佳微波功率为1kW 或1 25kW,载荷压力为0 75MPa。

2．2同种非氧化物系陶瓷之间的微波连接

同种非氧化物系陶瓷之间的微波连接主要有SiC/ SiC 系和Si3N4/ Si3N4系等。由于SiC 的高热导性、 良好的耐热震性和耐蚀性使其成为用途广泛的结构材料,主要应用于热引擎发动机、热交换器等。但由于其加工性差,需要的部件形状复杂,导致制造困难且成本较高, 因此SiC 的应用受到一定的限制。然而,体积较大的复杂件可以先制成易于制造的体积较小、 形状简单的部件, 然后对简单件进行连接[14]。目前研究主要集中在 SiC 陶瓷的间接连接和直接连接。关于间接连接, 主要进行了烧结 SiC 陶瓷的连接。烧结 SiC 陶瓷样品为圆柱体, 其尺寸为 9mm 6mm。中间连接层采用了两种不同方法来获得,一种采用Si粉或Si 浆作为连接层; 另一种通过Si、C、 Ti粉混合燃烧合成,形成SiC/ T iC 复合材料作为连接层。将SiC 陶瓷样品与连接层置于微波设备的单模腔中,施加 2~ 5MPa的压力,然后进行微波连接。结果表明, 采用Si 粉作为连接层的试样, 当连接温度接近1450 、 时间是5~ 10min、 微波功率大约为250W 时, 连接成功。试样的表面连接处较均匀,但存在一个相当厚的 Si 层( Si 层的厚度为50 m) 。而采用燃烧合成SiC/ T iC 作为中间层也能连接成功,但中间层厚 300 m, 而且有明显的孔洞。试验中效果最好的是在其中一个SiC 陶瓷连接样品上等离子喷涂Si 层, 然后在610mm 610mm 的多模腔中以6kW 的功率进行微波连接, 不施加外力,得到的连接试样中间层厚度小于 5 m。对中间层的努氏硬度进行了测定, 发现无变化[15]。另外, SiC的间接连接也有用Al作为连接层的报导。将Si-SiC 和 -SiC 样品抛光后在超声波中清洗, 将Al薄片分别置于 S- i SiC 和 -SiC 样品之间,然后放入微波单模腔中, 加热温度 1250 、施加 1 2MPa 的压力、保温1min, 得到抗弯强度为 219 4MPa 的 S-iSiC/Al/ S- i SiC 连接样品和抗弯强度为 194 4MPa的 -SiC/ Al/ -SiC 连接样品[16]。关于直接连接,主要进行了 SiC/ SiC 系和 Si3N4/Si3N4 系陶瓷的连接[12]。采用的 SiC 母材是烧结SiC 陶瓷, 样品大小为 6mm 6mm 40mm,纯度为98%(质量分数)。先将 SiC 陶瓷试样用金刚石刀具从中间部位切开, 断面用金刚石砂轮磨成光滑的镜面,将两断面合在一起组成连接面,调整微波设备使得炉中最高温度位于连接面,样品覆盖着 25mm 35mm 20mm 的耐火砖,在两端面施加压力。为了防止连接过程中样品在高温下被氧化,采用高纯Ar作为保护气氛。结果表明, 样品在连接处的维氏显微硬度最大,这可能是由于在连接过程中,加热和冷却时产生的内应力导致其硬度高于母材。当连接温度为2050℃、压力为8MPa、连接时间为5min时, 得到的连接样品的三点抗弯强度最大, 达404MPa, 相当于母材强度的 71%。微波连接 Si 3N4/ Si 3N4 陶瓷的方法与微波连接 SiC/ SiC 陶瓷相似。采用烧结Si3N4陶瓷,样品大小为 6mm 50mm, 纯度为92%(质量分数)。连接过程中采用高纯 N2作为保护气氛。结果表明, 在连接温度为1750℃、压力为5MPa、连接时间为10min 时得到的样品三点抗弯强度高达560MPa, 为Si3N4母材强度的83%。另外, Bruce等[17]研究了 SiC 纤维增强SiC 复合材料的相互连接。试样分为两种形状, 一种是对头连接, 另一种是燕尾连接。将有机陶瓷先驱体SR350 浆涂在待连接的复合材料表面, 然后进行微波连接。结果表明, 对于对头连接的接头,其平均抗弯强度为 31 9MPa, 而对于燕尾连接的接头,平均抗弯强度为 39MPa, 其中, 燕尾连接的接头的最大抗弯强度为48 1MPa。

2.3异种陶瓷材料之间的微波连接

目前,异种陶瓷材料之间采用微波连接成功的例子主要有 ZTA ( ZrO2 增韧 Al 2O3 陶瓷) / Y -TZP(Y2O3 稳 定的四 方相 ZrO2 陶 瓷)[ 18], Al2O3/MgO[ 19]和Al2O3/ Ca10( PO4) 6( OH) 2[ 20]等。我国学者白向钰等[ 18]研究了 ZTA 和 Y -TZP的连接。将 ZTA 和 Y -TZP 粉体分别预压成形, 然后在50MPa单轴压力下使二者叠加为一个整体, 经过200MPa 的等静压, 得到尺寸大约为 10mm 12mm 的圆柱体生坯, 其各层密度约为理论密度的50% ,然后将生坯放入圆柱型多模谐振腔微波加热系统中, 微波源频率为 2450MHz。研究发现, 微波连接时界面区两侧晶粒之间的连接较好, 而常规加热连接时界面存在一些孔洞。另外由于ZTA 与Y -TZP的热膨胀系数不同, 采用常规加热连接时, 在高温保温完成后的冷却至室温的过程中产生的残余应力使得 Y -TZP 侧易发生开裂, 从而降低接合强度。采用微波连接时, 界面接合状态较好, 而且ZTA 处于压应力状态, 因而裂纹扩展至界面处停止。研究发现, 当连接温度为1450 、 连接时间为30min 时样品的剪切强度为80MPa, 而采用常规加热方法, 在相同的连接温度下, 连接时间为 60min时,其剪切强度仅为20MPa。Tadao 等[ 19]采用单模腔微波炉成功连接Al 2O3陶瓷和 MgO 陶瓷。选择了连接温度为 1577 ~1877 、 连接压力为0 03~ 0 5MPa、 连接时间为2~ 10min 的试验条件, 当连接温度为1877 、 压力为0 5MPa时连接的样品抗弯强度为90MPa,是 MgO陶瓷母材强度的 60%。研究还发现在 Al 2O3 陶瓷和MgO 陶瓷母材之间形成了MgAl 2O4 层。我国学者 Zhou Jian 等[ 20]采用微波技术成功连接了Al2O3 陶瓷与羟基磷灰石生物陶瓷。Al2O3的纯度为90%,羟基磷灰石的抗弯强度为 65 4MPa。先用细砂纸磨Al 2O3陶瓷和羟基磷灰石生物陶瓷的连接面, 然后在酒精中清洗。由于 Al2O3 陶瓷与羟基磷灰石的烧结温度相差很多, 因而采用常规加热方法无法连接。采用微波连接技术, 当连接温度为1200 、 保温15~ 20min、 压力为2 5MPa 时即可连接Al2O3 与羟基磷灰石生物陶瓷,连接后样品的抗弯强度为56 5MPa。

陶瓷材料和CMC 在科学技术特别是高技术领域发挥着重要的作用并具有广阔的应用前景。陶瓷的连接技术是这些材料能够广泛应用的关键,因此它已经成为材料领域的研究热点之一。与普通的陶瓷连接工艺相比较,微波连接技术具有耗时短、 节约能量、 成本低、 对母材热损伤小等特点, 因而倍受研究者关注,并已取得很多研究成果。例如, Al2O3 与Al2O3、 Si3N4 与 Si3N4 等同种陶瓷之间以及 Al 2O3与MgO、 Al 2O3 与羟基磷灰石等异种陶瓷之间的微波连接也已经获得成功。然而, 到目前为止,成功实现微波连接的陶瓷材料还十分有限。随着航空航天等高科技的迅速发展, 对陶瓷以及CMC 的连接技术的需求越来越迫切, 陶瓷以及CMC 的微波连接技术必将获得快速发展并在工程技术中发挥更大的作用。

参考文献

蔡杰, 郭景坤 陶瓷材料微波烧结研究 无机材料学报, 1995, 10( 2) : 164~ 168

MEEK T T, BLAKE R D Ceramic -glass -ceramic seal by microw ave heat ing. US , Pat ent , 4529857. 1985

ASSAFI S A, AHMAD I, FATH I Z, et al Microwave joining of ceramics. Microwaves: Th eory and Applications in Mat erials Processi ng Ceramic Trans 21, West erville OH, 1991, 515~ 520

Yu X D, VARADAN V V, VARADAN V K Applicat i ons of microw ave processing t o simult aneous si nt ering and joining of ceramics. Microwaves: Theory and Applications in Materials Processing Ceramic T rans 21, Westerville OH , 1991, 497~ 501

章桥新, 张东明, 周键,等 氧化铝陶瓷材料的微波焊接 中国有色金属学报, 1998, 8(增刊) : 188~ 191

SATO T , TAKAHASHI N, SH IMAKAGE K Microw ave joining of magnesi a. Journal of the Ceramic Society of Japan, 1996, 104( 2) : 155~ 157

ARAVINDAN S, KRISHNAMURTHY R Joining of ceramic composites by microwave heating. Materi als Let t ers, 1999, 38( 4) :245~ 249

AHMED A, Siores E M icrow ave joining of 48% alumina -32%zirconia -20%silica ceramics. Journal of Mat erials Processing Technology, 2001, 118( 1~ 3) : 88~ 95

SATO T , TAKAHASHI N, SH IMAKAGE K Microwave joining of ceram i cs, si l i con nit ride and silicon carbide. Journal of the Ceramic Society of Japan, 1993, 101( 4) : 411~ 416

LEE J, CASE E D Joi ning of non - oxide ceramics using conven-tional and microwave heat ing. Ceramic Engi neering and Science Proceedings, 2000, 21: 589~ 597

AHMAD I, SILERGLITT R Joining ceramics using microw aveenergy. Mat erials Research Societ y Sym posium Proceedings, 1993,314: 119~ 130

SILBERGLIT T R, PALAITH D, BLACK W M, et al Investigation of int erlayer mat erials for the microw ave joi ning of S iC Microwaves : T heory and Applications in Mat erials Processing Ceramic T rans 21, West erville OH, 1991, 487~ 496

ARU NAJAT ESAN S, CARIM A H, YIIN T Y, et al TEM investigat ion of microw ave joined S- i SiC/ Al/S- i SiC and -SiC/ Al/ -SiC Materials research society symposi um proceedings, 1993, 314:131~ 136

BRUCE R L, GUHARAY S K, MAKO F, et al Polymer-derived S iCf / SiCm composit e f abricat ion and microw ave joining for fusion energy applications Proceedings -S ymposium on Fusion Engineering 2002: 426~ 429

白向钰, 鹿安理, 吴苏 异种陶瓷材料微波连接的研究 中国机械工程, 1999, 10( 4) : 463~ 465

SAT O T, T AKAHASHI N, SHIMAKAGE K Microw ave joining of alumina t o magnesi a Journal of the Ceramic Societ y of Japan,1996, 104 ( 10) : 905~ 907

陶瓷材料范文第10篇

关键词：陶瓷；产品设计；材料；形态；结构

人类制造任何物品都需要材料，在产品设计中，材料是产品功能和形态的最基本的保证。关于材料的定义，泛指人类用以作为物品的原料，是一切自然物和人造物存在的基础。从新石器时代人类最早期有意识地利用石头制造工具开始，设计就与材料建立了密不可分的联系。设计是具有物质和精神、生理和心理双重功能的造型活动，材料是实现设计的基本条件。产品设计的发展在经历了一个多世纪后，已经被赋予了丰富的精神内涵和文化内涵，体现出了强烈的民族化和个性语言以及文化含量。现代产品设计中可应用的材料种类和数量极其庞大，而陶瓷则是人类应用最早的材料之一。传统的陶瓷材料是以硅和铝的氧化物为主的硅酸盐材料，新技术的发展带动材料的更新，比如新近发展起来的特种陶瓷或称精细陶瓷，它的主要成分扩展至纯的氧化物、碳化物、氮化物和硅化物等。陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷在我国发展历史悠久，为我国工艺美术的发展做出了伟大贡献。在现代工业化生产时代，陶瓷以其特有的色泽、质感和内在品质，在现代产品设计中依旧担负着重要的角色使命。笔者就陶瓷材料在不同类别的现代产品设计中的运用做了一些研究。

1现代陶瓷器皿设计

陶瓷的热稳定性和化学稳定性，使其先天地成为制作器皿的极佳的材料。人们在选购日用器皿的时候，无论是一套餐具，或是一把茶壶，又或是水培植物的花器，其选择标准往往是能否适合自己的文化品位、是否符合家居陈设或是自己的饮食习惯。由于现代社会人们的审美观念的变更，要适应时代要求，陶瓷器皿的设计就必须要摈弃传统的固有的造型规律和设计原则，符合现代设计美学特征。随着现代生活简约化、直观化和快节奏化的发展趋势，陶瓷器皿设计也已形成简练、大方、个性和多元化的艺术风格。传统陶瓷器皿一直扮演者生活用品的角色，现代陶瓷器皿则扩展了自身的艺术价值，成为独立的艺术创作活动，并且更具艺术活力和广阔前景。CREEMY咖啡壶/茶壶，两用壶设计，很好的融合了东西方不同的饮食习惯。形态非常协调统一，使用方便。触感细腻、柔滑，厚度单薄，质地坚硬，是高品位的象征。

2现代家具设计

20世纪初，伟大的设计先驱们就开始将新的形态和理念运用于现代家具的设计中，简洁实用、价格合理成了现代家具设计的新的主张。现代家具设计的发展正呈现多元化的发展态势。新材料的不断开发利用让设计师们创造出更丰富多样的现代家具作品。陶瓷，以其天然、淳朴的特性，和承载的身 后的文化内涵，在家具设计领域里绽放着独特的色彩。现代陶瓷家具是陶瓷艺术在家具设计中的一种具体表现形式，在满足现代人生活需要的同时，也契合了现代人的审美观。陶瓷材料不仅能拓展家具的功能，突破常规的形态设计也给人强烈的视觉冲击力。现代社会人们对精神的追求，演绎成一种文化或某种情感特征的象征，这使得陶瓷家具的审美层次由最初的单一形式美向多层次化发展，使陶瓷材料可以完全和玻璃、木材、石材、金属等不同材料搭配使用，这更开拓了现代陶瓷家具的发展未来。

3现代陶瓷卫浴产品

现代生活中，舒适、完美的卫生间成为了现代家居必不可少的组成部分，沐浴环境已然成为重要的生活空间。陶瓷卫浴产品的功能形态风格悄然折射出现代人的生活态度。陶瓷材料与卫浴产品的结合是最为成功的。陶瓷的洁净白亮的釉面效果，极大满足了卫生间的功能性，这是陶瓷材料的先天优势。在现代设计师不断创新的实践中，或复古的，或个性的，或民族特点的，多种风格的陶瓷卫浴产品层出不穷。新型陶瓷材料，如抗菌陶瓷，在卫浴产品中得到运用，其使用过程中能有效杀死致病细菌，能达到健康环保、净化空气的作用。“书签”马桶，一款可以“私人定制”的卫浴产品，家庭中的每个成员都可以有一扇属于自己的专用坐便器，这种有趣的设计既满足了使用者的卫生需求，又能符合使用者的心理健康需求。

4结语

当今材料领域里，陶瓷、金属、有机材料已成为三大重要支柱。研究陶瓷材料如何更好地运用于现代产品中，不仅能拓展陶瓷艺术在现代社会中的功能使用，在现今能源紧缺的不利环境下，对追求可持续发展的绿色环保设计更是有着积极的意义。现代优秀的产品设计师们以开拓进取的精神，发挥无限的想象，迸发创作灵感，对陶瓷原有的认识进行解构与转化，必将创造出更多更优秀的陶瓷材料产品。