功能陶瓷材料及製備工藝（簡體書）

吳玉勝

沈陽工業大學，教授，教學方面：主講《功能陶瓷材料及制備工藝》、《無機非金屬材料材料力學》、《耐火材料工藝學》、《水泥工藝學》等本科課程，在教學工作中注重教學改革，積極進行教學方法和教學內容改革研究，主持、參與校內教改項目3項，獲沈陽工業大學教育教學成果二等獎1項。每年指導的本科生在畢業設計答辯過程中都有1名獲得優秀，作為碩士生導師已招收碩士研究生6名，畢業3名。
科研方面：主要研究方向為氧化鋁生產新工藝、無機粉體材料制備與表征。作為項目負責人先后主持國家自然科學基金、工信部重大專項、遼寧省自然科學基金等縱向課題7項，企業課題3項。申請國家發明專利7項、授權2項，獲省部級科技三等獎2項。入選遼寧省高等學校優秀人才、沈陽工業大學第二批學科學術帶頭人。“Joural of Material Science and Technology”、“Transactions of Nonferrous Metals Society of China”在線審稿人。

《普通高等教育"十二五"規劃教材:功能陶瓷材料及制備工藝》可作為高等學校有關先進性陶瓷材料的專業教學用書，也可供功能陶瓷材料研究應用及其元器件生產開發的科技人員參考。

功能陶瓷材料為新材料的重要組成部分，是高新技術產業發展的三大基礎材料之一，被廣泛應用于國民經濟的各個領域中。它與傳統陶瓷材料最主要的區別是具有電、磁、聲、光、熱和力等直接效應及其耦合效應所提供的一種或多種特性和功能。功能陶瓷和傳統陶瓷、結構陶瓷所發揮的作用完全不同，例如，航天技術中導航用的陀螺或加速度器是由壓電陶瓷制成的；半導體功能陶瓷制成的自控溫恒溫發熱體，可根據環境溫度自動調節熱量大小，實現“按需供熱”，其他很多功能陶瓷材料也都在我們的生活中發揮著巨大的作用。當前，功能陶瓷材料產業已滲透到國民經濟、國防建設和人民生活的各個領域，對電子信息、生物技術、航空航天等一大批高新技術產業的發展起著支撐和先導作用，同時也推動著諸如機械、能源、化工等傳統產業的制造和產品結構的調整。世界各國對功能陶瓷材料的研究、開發和產業化都給予了高度重視，我國也將功能陶瓷材料列為科技開發和產業化計劃支持的重要領域。
本書是在國內現有相關著作內容體系的基礎上，將陶瓷制備傳統工藝和當代最新陶瓷材料制備工藝技術、方法及設備有機地結合起來進行闡述，更加具有基礎性、系統性、前沿性和實用性。全書對功能陶瓷的基礎理論，代表性功能陶瓷材料的化學組成、微觀結構、制備工藝、性能特點、主要應用以及它們之間的相互關系，生產實際中必須掌握的重要關鍵技術、經常遇到的問題和解決方法進行了系統介紹。使讀者能夠充分掌握功能陶瓷的基本性質、應用和制備工藝原理，并對功能陶瓷材料及元器件的結構、設計原理和生產工藝等有較全面的了解。因此，可以作為材料科學與工程專業學生的基礎課教材，使學生順應我國特種陶瓷工業迅速發展的形勢，滿足先進陶瓷相關專業人才培養的需求，實踐“厚基礎、寬口徑、重實踐、強應用、善創新”的現代人才培養理念。也可供功能陶瓷材料研究應用及其元器件生產開發的科技人員參考。
本書參編人員主要有沈陽工業大學材料科學與工程學院吳玉勝、李明春，在編寫過程中得到了沈陽工業大學無機非金屬材料教研室的大力支持，在此謹向沈陽工業大學無機非金屬材料教研室的各位老師表示感謝。
由于編者水平所限，書中存有不當之處在所難免，還望讀者批評指正。


編著者
2013年6月

第1章 概述
1.1 功能陶瓷的地位及定義
1.2 功能陶瓷的種類及應用
1.2.1 電磁功能陶瓷
1.2.2 其他功能陶瓷
第2章 電磁功能陶瓷的物理基礎
2.1 電學性能
2.1.1 電導的表征與微觀機制
2.1.2 電極化的表征與微觀機制
2.1.3 介質損耗
2.1.4 絕緣強度
2.2 磁學性能
2.2.1 磁矩和磁化強度
2.2.2 物質的磁性
2.2.3 磁疇的形成和磁滯回線
2.2.4 鐵氧體結構及磁性
2.2.5 磁性材料的物理效應
2.2.6 磁性材料及應用
第3章 功能陶瓷的生產工藝
3.1 常用原料
3.1.1 原料種類
3.1.2 礦物原料
3.1.3 化工原料
3.2 配料計算
3.3 備料工藝
3.3.1 原料的粉碎、水洗、酸洗、磁選
3.3.2 原料的預燒
3.3.3 原料的合成與粉體制備方法
3.3.4 配料
3.3.5 混合
3.3.6 塑化
3.3.7 造粒
3.3.8 懸浮
3.4 成型
3.4.1 干壓法
3.4.2 可塑法
3.4.3 注漿法
3.4.4 其他幾種成型方法
3.5 電子陶瓷的燒結過程
3.5.1 固相燒結
3.5.2 有液相參加的燒結
3.5.3 影響燒結的因素
3.5.4 燒成制度的確定
3.5.5 燒成過程中出現的一些現象
3.5.6 壓力燒結
3.6 陶瓷材料的表面金屬化
3.6.1 燒滲法
3.6.2 化學鍍鎳法
第4章 電介質陶瓷
4.1 電介質陶瓷的分類
4.1.1 電絕緣陶瓷
4.1.2 電容器介質陶瓷
4.2 非鐵電電容器介質陶瓷
4.2.1 溫度補償電容器陶瓷
4.2.2 熱穩定型電容器陶瓷
4.2.3 微波電容器陶瓷
4.3 鐵電電容器介質陶瓷
4.3.1 BaTiO3晶體的結構和性質
4.3.2 BaTiO3基鐵電陶瓷的結構和性質
4.4 反鐵電電容器介質陶瓷
4.4.1 反鐵電體的基本特性
4.4.2 反鐵電介質陶瓷的特性和用途
4.4.3 反鐵電介質陶瓷電介質瓷料的發展趨勢
4.5 半導體電容器介質陶瓷
4.5.1 BaTiO3陶瓷的半導化途徑和機理
4.5.2 半導體陶瓷電容器
第5章 壓電陶瓷
5.1 壓電陶瓷的壓電效應
5.2 壓電陶瓷的主要參數
5.2.1 壓電系數
5.2.2 壓電陶瓷振子與振動模式
5.2.3 機械品質因素Qm
5.2.4 頻率常數N
5.2.5 機電耦合系數K
5.3 壓電陶瓷材料和工藝
5.3.1 鈦酸鉛PbTiO3壓電陶瓷材料
5.3.2 PZT二元系壓電陶瓷
5.3.3 復合鈣鈦礦氧化物與多元系壓電陶瓷
5.3.4 壓電陶瓷材料的發展方向
5.4 壓電陶瓷的應用
第6章 敏感陶瓷
6.1 敏感陶瓷概述
6.1.1 敏感陶瓷分類及應用
6.1.2 敏感陶瓷的結構與性能
6.1.3 敏感陶瓷的半導化過程
6.2 熱敏陶瓷
6.2.1 熱敏電阻的基本參數
6.2.2 PTC熱敏陶瓷材料
6.2.3 NTC熱敏陶瓷材料
6.2.4 CRT材料
6.3 壓敏陶瓷
6.3.1 壓敏陶瓷的基本特性
6.3.2 ZnO壓敏半導瓷
6.3.3 壓敏陶瓷的應用
6.4 氣敏陶瓷
6.4.1 氣敏傳感器分類
6.4.2 金屬氧化物半導體氣敏傳感器的敏感機理
6.4.3 半導體氣體傳感器的主要技術指標
6.4.4 SnO2系氣敏元件
6.4.5 摻雜對金屬氧化物半導體氣敏性能的影響
6.4.6 氣敏傳感器的現狀及發展趨勢
第7章 超導陶瓷
7.1 超導電現象
7.1.1 超導現象和超導體
7.1.2 高溫超導體
7.1.3 超導技術的應用
7.2 超導體的基本性質
7.2.1 超導體的基本特性
7.2.2 超導體臨界參數
7.2.3 超導體分類
7.2.4 約瑟夫森效應
7.2.5 BCS理論與應用
7.3 高溫超導陶瓷及其制備工藝
7.3.1 高溫超導材料概述
7.3.2 高溫超導體的制備工藝
7.3.3 Y—Ba—Cu—O系高溫超導陶瓷的制備工藝
7.4 超導陶瓷Tc、Jc的提高方法
7.4.1 提高臨界轉變溫度Tc的制備方法
7.4.2 提高臨界電流密度Jc的制備方法
7.4.3 高溫超導體的應用展望
參考文獻