陶瓷材料是指用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)。可用作結(jié)構(gòu)材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。

晶體生長(zhǎng)

晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。物相有三種，即氣相、液相和固相。只有晶體才是真正的固體。由氣相、液相轉(zhuǎn)變成固相時(shí)形成晶體，固相之間也可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。

晶體生成的一般過(guò)程是先生成晶核，而后再逐漸長(zhǎng)大。一般認(rèn)為晶體從液相或氣相中的生長(zhǎng)有三個(gè)階段：①介質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和、過(guò)冷卻階段；②成核階段；③生長(zhǎng)階段。

在某種介質(zhì)體系中，過(guò)飽和、過(guò)冷卻狀態(tài)的出現(xiàn)，并不意味著整個(gè)體系的同時(shí)結(jié)晶。體系內(nèi)各處首先出現(xiàn)瞬時(shí)的微細(xì)結(jié)晶粒子。這時(shí)由于溫度或濃度的局部變化，外部撞擊，或一些雜質(zhì)粒子的影響，都會(huì)導(dǎo)致體系中出現(xiàn)局部過(guò)飽和度、過(guò)冷卻度較高的區(qū)域，使結(jié)晶粒子的大小達(dá)到臨界值以上。這種形成結(jié)晶微粒子的作用稱之為成核作用。

介質(zhì)體系內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)形成新相，稱為均勻成核作用。

在體系內(nèi)的某些局部小區(qū)首先形成新相的核，稱為不均勻成核作用。

均勻成核是指在一個(gè)體系內(nèi)，各處的成核幾率相等，這要克服相當(dāng)大的表面能位壘，即需要相當(dāng)大的過(guò)冷卻度才能成核。

非均勻成核過(guò)程是由于體系中已經(jīng)存在某種不均勻性，例如懸浮的雜質(zhì)微粒，容器壁上凹凸不平等，它們都有效地降低了表面能成核時(shí)的位壘，優(yōu)先在這些具有不均勻性的地點(diǎn)形成晶核。因之在過(guò)冷卻度很小時(shí)亦能局部地成核。

在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積中所形成的核的數(shù)目稱成核速度。它決定于物質(zhì)的過(guò)飽和度或過(guò)冷卻度。過(guò)飽和度和過(guò)冷卻度越高，成核速度越大。成核速度還與介質(zhì)的粘度有關(guān)，粘度大會(huì)阻礙物質(zhì)的擴(kuò)散，降低成核速度. 晶核形成后，將進(jìn)一步成長(zhǎng)。

玻璃形成

扎哈里阿森從結(jié)晶化學(xué)觀點(diǎn)將各種氧化物分成兩類：一類能生成玻璃，它們?cè)诓ＡЫY(jié)構(gòu)中是以兩個(gè)陽(yáng)離子隔著一個(gè)氧離子互相連結(jié)，陽(yáng)離子要長(zhǎng)一定的配位數(shù)，如B2O5,SiO2,P2O5等，這些化合物稱為網(wǎng)絡(luò)生成體；另一類氧化物在單獨(dú)或共同存在時(shí)仁能生成玻璃，它們只是插入玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，能改變玻璃性質(zhì)，如Na2O, BaO等。這類氧化物稱網(wǎng)絡(luò)修飾體。

各類玻璃制品

玻璃生成體必須具備條件：

(1)陽(yáng)離子的配位數(shù)不應(yīng)當(dāng)過(guò)大，一般是4和3；

(2)任何一個(gè)氧離子不能與二個(gè)以上的陽(yáng)離子相結(jié)合；

(3)多面體只能用頂角互相連接，不能共邊或共面；

(4)一個(gè)多面體必須最少有三個(gè)頂角與其它多面體相連接

從不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)向玻璃轉(zhuǎn)變的角度來(lái)分類，玻璃的形成方法有：

熔體冷卻法

用熔體冷卻法制作玻璃態(tài)物質(zhì)，其遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)是用加熱熔化的方法獲得的。至于能否保持其遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)，取決于熔體達(dá)到過(guò)冷狀態(tài)的傾向大小，即取決于熔點(diǎn)以下熔體過(guò)冷而不致引起成核和結(jié)晶的能力。顯然，只有那些過(guò)冷程度很大而不析晶的液體才可能成為玻璃。

傳統(tǒng)熔體冷卻方法是將玻璃原料加熱，熔融，澄清，均化，透明均質(zhì)的熔體，然后在常規(guī)條件下冷卻面成固態(tài)玻璃物質(zhì)，由于不需要復(fù)雜的制冷設(shè)備。世界上極大部分玻璃產(chǎn)品都是通過(guò)這種方法生產(chǎn)的。

氣相沉積法

無(wú)機(jī)玻璃和金屬玻璃主要是通過(guò)熔冷卻來(lái)制取的，但無(wú)機(jī)玻璃也可以通過(guò)氣相來(lái)制造。例如，可以應(yīng)用內(nèi)部氣相沉積法制造光通訊用的石英玻璃纖維，將 SiCl4和GeCl4的混合氣體通入石英玻璃管內(nèi)，使它們?cè)跉庀酄顟B(tài)下氧化并分解，形成非晶態(tài)SiO2.GeO2后凝聚在玻璃管的內(nèi)壁。又例如，制造反射望遠(yuǎn)鏡鏡頭時(shí)所使用的TiO2-SiO2系低膨脹玻璃，也是通過(guò)氣相反應(yīng)的方法制造的，用火焰將TiCl4-SiCl4的混合氣體加熱到1800℃左 右，使之氧化并分解，形成的TiO2-SiO2微細(xì)粒子粘附到接收臺(tái)架上，經(jīng)收集并加熱燒結(jié)成玻璃。

輻照法

輻照法是利用高速中子束或α粒子束轟擊晶體材料表面而使其無(wú)定形化的一種方法。其過(guò)程為SiO2（晶體）→中子轟擊→SiO2（玻璃）。

由于中子或α粒子把很大的能量傳遞給晶體中的原子，使原子離開它在晶格中的平衡位置進(jìn)入空隙，或因發(fā)生碰撞而形成缺陷，導(dǎo)致晶格中原子間距和化學(xué)鍵角均發(fā)生變化，造成向結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程無(wú)序的轉(zhuǎn)化而形成玻璃態(tài)。

玻璃陶瓷

玻璃陶瓷，又稱微晶玻璃，是經(jīng)過(guò)高溫融化、成型、熱處理而制成的一類晶相與玻璃相結(jié)合的復(fù)合材料。具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹性能可調(diào)、耐熱沖擊、耐化學(xué)腐蝕、低介電損耗等優(yōu)越性能。

玻璃在催化劑或晶核形成劑作用下結(jié)晶而成的多晶的新型硅酸鹽材料，為晶相和殘余玻璃相組成的質(zhì)地致密、無(wú)孔、均勻的混合體。通常晶體的大小可自納米至微米級(jí)，晶體數(shù)量可達(dá)50%～90%。具有高機(jī)械強(qiáng)度，低電導(dǎo)率，高介電常數(shù)，良好的機(jī)械加工性能，耐化學(xué)腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。這些性能取決于晶體種類、數(shù)量，以及剩余玻璃相的組成和性能，并和晶化條件等密切相關(guān)。按成核或晶化處理不同分為光敏和熱敏微晶玻璃等。可用于制作電路板，電荷存儲(chǔ)管，光電倍增管的屏，導(dǎo)彈彈頭，雷達(dá)天線罩，軸承，泵、反應(yīng)堆中子吸收材料，絕緣支柱等。

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