納米復相陶瓷

本書從復相陶瓷粉體的製備入手，詳細地介紹了納米技術在復相陶瓷的製備過程中的實際應用。在對以不同製備方法制備的複合陶瓷所具有的不同性能的具體研究中，通過對其力學性能和各種功能性的科學對比，進一步闡明瞭納米復相陶瓷的優越性。結合當前國內外的研究狀況，對納米復相陶瓷的發展方向和研究趨勢進行了科學的展望。

陶瓷材料在很多領域中有着廣泛的應用。但它最致命的弱點是高脆性和低可靠性，從而在很多場合中限制了它的應用。如何改善陶瓷材料的這個弱點，一直是陶瓷材料研究者所關心的問題。在20世紀80年代，復相陶瓷曾經為陶瓷發動機的研製立過汗馬功勞。納米陶瓷的研究隨之興起，到20世紀90年代初，就已形成了納米陶瓷、復相陶瓷和陶瓷材料的設計與製備的研究趨勢。陶瓷材料在高温處理時必然出現的晶粒重結晶給單相納米陶瓷材料的製備帶來障礙，納米復相陶瓷的構想應運而生。用納米級的第二相存在於微米級或亞微米級的基體的晶內或晶界中，就可以同時起到對材料的強化與增韌的效果，它又是材料設計的一個很好的對象。因此，納米復相陶瓷也就成為最具實用意義的納米陶瓷。

陶瓷材料向多功能方向發展成為當今陶瓷材料研究的一個新的動向。納米復相陶瓷在組成上向多相複合方向發展，在性能上向多功能方向耦合，結構與功能一體化是這一研究動向最集中的體現。

本書通過很多具體的實例，翔實、深入、系統地介紹了納米復相陶瓷的設計基本原理、製備方法和性能研究。其中相當一部分內容，特別是關於納米粉體制備，是作者和他們的同事們多年來從事研究工作的結果。本書不僅在相關理論上能給讀者以啓示，在工藝實踐上更有重要的參考價值，在對各種製備方法的比較中將有助於研究思路的拓寬。它可作為相關研究人員的參考書。它沒有深奧的理論推導，文字流暢易懂，因此也可以作為陶瓷及相關產業界的普及讀物。

相信通過本書的出版能使更多的讀者增加對納米陶瓷領域的瞭解，從而推動整個陶瓷行業的發展。

2004年2月9日

本書可供從事納米材料科學與技術研究及相關專業的研究人員使用。

第1章 緒論

1.1 納米與納米技術

1.2 納米材料的特殊性質

1.3 現代陶瓷材料與粉體

1.3.1 現代無機非金屬材料

1.3.2 現代陶瓷的由來

1.3.3 粉體對現代陶瓷材料的重要性

1.3.4 現代陶瓷粉體應有的特性

1.4 陶瓷粉體的製備方法簡介

1.4.1 固相合成法

1.4.2 液相合成法

1.4.3 氣相合成法

1.5 納米複合材料

1.5.1 納米複合材料的定義

1.5.2 納米複合材料的基本性能

1.5.3 納米複合材料的特殊性能

1.5.4 陶瓷基納米複合材料

參考文獻

第2章 納米陶瓷粉體和納米複合粉體的製備方法

2.1 化學沉澱法製備納米粉體

2.1.1 醇?水溶液加熱法制備ZrO2納米粉體

2.1.2 水解?共沉澱法製備莫來石納米粉體

2.1.3 化學沉澱法製備ZnO納米粉體

2.1.4 TiCl4水解法制備TiO2納米粉體

2.1.5 共沉澱法製備YAG/Al2O3納米複合粉體

2.1.6 液相分散包裹法制備Al2O3/Ni納米複合粉體

2.2 溶膠?凝膠法制備納米粉體

2.2.1 溶膠?凝膠法制備BaTiO3納米粉體

2.2.2 高分子網絡凝膠法制備α?Al2O3納米粉體

2.3 水熱法制備納米粉體

2.3.1 水熱法制備ZrO2納米粉體

2.3.2 水熱法制備四方相BaTiO3納米粉體

2.4 高能球磨法製備納米粉體

2.4.1 高能球磨法制備α?Fe2O3納米粉體

2.4.2 高能球磨法制備TiB2/TiC納米複合粉體

2.5 氨氣氮化法制備氮化物納米粉體

2.5.1 氨氣氮化法制備TiN、CrN納米粉體

2.5.2 氨氣氮化法制備AlN納米粉體

2.5.3 氨氣氮化法制備TiN/Al2O3納米複合粉體

參考文獻

第3章 納米復相陶瓷概述

3.1 納米復相陶瓷的分類

3.2 納米復相陶瓷的設計原則

3.3 納米復相陶瓷的燒結

3.4 納米復相陶瓷中的強韌化機理

3.4.1 納米復相陶瓷中的主要增強機理

3.4.2 納米復相陶瓷中的主要增韌機理

3.5 納米複合技術在結構陶瓷功能化方面的應用1

參考文獻

第4章 碳化物納米顆粒增強陶瓷基複合材料

4.1 SiC/Al2O3納米復相陶瓷

4.1.1 SiC/Al2O3納米複合粉體的製備

4.1.2 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的燒結與顯微結構

4.1.3 SiC/Al2O3納米復相陶瓷中影響晶內型納米複合結構形成的主要因素

4.1.4 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的斷裂方式

4.1.5 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的加工表面特徵

4.1.6 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的力學性能

4.1.7 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的可靠性和高温性能

4.1.8 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的抗高温蠕變性及其內在原因

4.1.9 高温熱處理對SiC/Al2O3納米復相陶瓷表面裂紋癒合和力學性能的影響

4.1.10 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的抗熱震性

4.1.11 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的磨損特性

4.1.12 SiC/Al2O3納米復相陶瓷的拋光特性

4.2 SiC/Si3N4納米復相陶瓷

4.2.1 SiC/Si3N4納米複合粉體的製備方法

4.2.2 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的燒結和顯微結構

4.2.3 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的力學性能

4.2.4 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的抗蠕變性和高温強度

4.2.5 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的熱機械性能

4.2.6 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的電性能

4.2.7 SiC/Si3N4納米復相陶瓷的抗氧化性

4.2.8 SiC/Si3N4納米?納米復相陶瓷

4.3 SiC/莫來石納米復相陶瓷

4.4 SiC/3Y?TZP納米復相陶瓷

4.4.1 SiC/3Y?TZP納米復相陶瓷的燒結和顯微結構

4.4.2 納米SiC對SiC/3Y?TZP納米復相陶瓷中t?ZrO2的相變行為的影響

4.4.3 納米SiC對SiC/3Y?TZP納米復相陶瓷力學性能的影響

4.5 TiC/Mg?PSZ納米復相陶瓷

4.5.1 TiC/Mg?PSZ納米復相陶瓷的顯微結構特徵

4.5.2 TiC/Mg?PSZ納米復相陶瓷的力學性能

4.6 SiC納米顆粒增強MoSi2和Mo?Si?Al復相陶瓷

4.6.1 SiC/MoSi2納米復相陶瓷

4.6.2 SiC/Mo?Si?Al納米復相陶瓷

4.6.3 SiC/MoSi2和SiC/Mo?Si?Al納米復相陶瓷的高温性能

參考文獻

第5章 碳化物納米顆粒與第三相微米顆粒協同增強氧化物基陶瓷材料

5.1 SiC/ZTM納米復相陶瓷

5.1.1 SiC/ZTM納米複合粉體的製備及晶化行為

5.1.2 ZTM素坯在燒結過程中的收縮行為

5.1.3 SiC/ZTM納米復相陶瓷的顯微結構

5.1.4 SiC/ZTM納米復相陶瓷的力學性能

5.1.5 在SiC/ZTM納米復相陶瓷中添加微米SiC顆粒對材料的顯微結構和性能的影響

5.1.6 制粉工藝對SiC/ZTM納米復相陶瓷力學性能的影響

5.2 TiC/2Y?ZrO2/Al2O3納米復相陶瓷

5.3 TiC納米顆粒與SiC晶須複合增強Al2O3陶瓷

5.4 納米和亞微米TiC顆粒複合增強Al2O3陶瓷

5.5 SiC/ZrO2/Al2O3納米復相陶瓷

參考文獻

第6章 金屬納米顆粒增強氧化物基復相陶瓷

6.1 Cu/Al2O3納米復相陶瓷

6.1.1 氫氣還原?熱壓燒結法製備Cu/Al2O3納米復相陶瓷

6.1.2 Cu含量對Cu/Al2O3納米復相陶瓷中Al2O3晶粒生長和瓷體性能的影響

6.1.3 燒結温度對Cu/Al2O3納米復相陶瓷顯微結構和性能的影響

6.1.4 Cu/Al2O3納米復相陶瓷的起始原料對材料顯微結構和性能的影響

6.2 Mo/Al2O3納米復相陶瓷

6.2.1 原料種類對Mo/Al2O3納米復相陶瓷顯微結構和相組成的影響

6.2.2 Mo/Al2O3納米復相陶瓷的力學性能

6.3 W/Al2O3納米復相陶瓷

6.4 Cr/Al2O3納米復相陶瓷

6.5 Mo/3Y?TZP納米復相陶瓷

參考文獻

第7章 金屬氧化物納米顆粒增強氧化物基復相陶瓷

7.1 Al2O3/Ce?TZP納米復相陶瓷

7.1.1 Al2O3/Ce?TZP納米復相陶瓷的顯微結構

7.1.2 Al2O3/Ce?TZP納米復相陶瓷的力學性能

7.1.3 添加TiO2對Al2O3/Ce?TZP納米復相陶瓷顯微結構和性能的影響

7.2 NdAlO3/Al2O3納米復相陶瓷

7.3 YAG/Al2O3納米復相陶瓷

7.4 BaTiO3/Al2O3和Nd2Ti2O7/Al2O3納米復相陶瓷

7.5 BaTiO3/MgO納米復相陶瓷

7.6 2Y?ZrO2/LaAl11O18/Al2O3納米復相陶瓷

參考文獻

第8章 功能性納米復相陶瓷

8.1 Co/Al2O3納米復相陶瓷

8.2 Ni/Al2O3納米復相陶瓷

8.2.1 粉體和燒結體的相組成

8.2.2 Ni/Al2O3納米復相陶瓷的燒結和顯微結構

8.2.3 Ni/Al2O3納米復相陶瓷的力學性能

8.2.4 Ni/Al2O3納米復相陶瓷的磁性能

8.3 Ni?Co/Al2O3納米復相陶瓷

8.4 TiN/Al2O3導電性納米復相陶瓷

8.5 導電性TiN/Si3N4納米復相陶瓷

8.6 SiC/8YSZ納米復相陶瓷

8.7 BN/Si3N4可切削性納米復相陶瓷

8.7.1 BN/Si3N4納米復相陶瓷的製備和顯微結構

8.7.2 BN/Si3N4納米復相陶瓷的力學性能和抗熱震性

8.7.3 BN/Si3N4納米復相陶瓷的可切削性

8.7.4 BN/Si3N4納米復相陶瓷的抗機械衝擊性

8.8 BaTiO3基納米復相陶瓷

8.8.1 SiC/BaTiO3納米復相陶瓷

8.8.2 Ni/BaTiO3納米復相陶瓷

8.9 PZT基納米復相陶瓷材料

8.9.1 Pt/PZT納米復相陶瓷

8.9.2 Al2O3/PZT納米復相陶瓷

8.9.3 Ag/PZT納米復相陶瓷

參考文獻

第9章 納米復相陶瓷的應用前景展望