《材料学导论》2-陶瓷课件.ppt

1、11/30/202211 02 03 04 05 06 0XRD intensity(a.u.)2 T h e ta()Y A G+B a2+G a3+J C P D F#7 3 1 3 7 0Y A G+B a2+11/30/2022211/30/2022311/30/20224（普通陶瓷、特种陶瓷）（普通陶瓷、特种陶瓷）11/30/2022511/30/2022611/30/2022711/30/2022811/30/2022911/30/20221011/30/20221111/30/20221211/30/20221311/30/20221411/30/202215 11/30/202

2、21611/30/20221711/30/20221811/30/20221911/30/20222011/30/20222111/30/20222211/30/20222311/30/20222411/30/20222511/30/20222611/30/20222711/30/20222811/30/20222911/30/20223011/30/20223111/30/20223211/30/20223311/30/20223411/30/20223511/30/20223611/30/20223711/30/20223811/30/20223911/30/20224011/30/202

3、24111/30/20224211/30/20224311/30/20224411/30/20224511/30/20224611/30/20224711/30/202248粉体制备粉体制备原料处理原料处理成成 型型烧烧 结结加加 工工成成 品品热成型热成型11/30/20224911/30/20225011/30/20225111/30/20225211/30/20225311/30/20225411/30/20225511/30/20225611/30/20225711/30/20225811/30/20225911/30/20226011/30/20226111/30/20226211/

4、30/20226311/30/202264 11/30/20226511/30/202266材料可按其对外电场的响应方式分为两类材料可按其对外电场的响应方式分为两类:一类以电荷长程迁移级即以传导的方式对一类以电荷长程迁移级即以传导的方式对外电场作出响应，这类材料称为外电场作出响应，这类材料称为导电材料导电材料。另一类以感应的方式对外电场作出响应，另一类以感应的方式对外电场作出响应，即沿电场方向产生电偶极矩或偶极矩的改即沿电场方向产生电偶极矩或偶极矩的改变，这类材料称为变，这类材料称为电介质电介质，这种现象称为，这种现象称为电介质的极化。通常，绝缘体都是典型的电介质的极化。通常，绝缘体都是典型的

5、电介质。电介质。11/30/202267电介质陶瓷是指电阻率大于电介质陶瓷是指电阻率大于10108 8mm的陶瓷材料，能承受较强的电场而不的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。被击穿。电介质电介质压电体压电体热释电体热释电体铁电体铁电体图图2 21 1 各种电介质陶瓷间的相互关系各种电介质陶瓷间的相互关系 11/30/202268绝缘材料在电气电路或电子电路中所起的作用主要绝缘材料在电气电路或电子电路中所起的作用主要是根据电路设计要求将导体物理隔离，以防电流在是根据电路设计要求将导体物理隔离，以防电流在它们之间流动而破坏电路的正常运行。此外，绝缘它们之间流动而破坏电路的正常运行。此外，绝缘材

6、料还起着导体的机械支持、散热及电路环境保护材料还起着导体的机械支持、散热及电路环境保护等作用。等作用。11/30/202269随着电子工业的发展，集成电路、大规模集成电路随着电子工业的发展，集成电路、大规模集成电路以及超大规模集成电路相继问世，这类电路需要以及超大规模集成电路相继问世，这类电路需要绝绝缘性能、导热性能、热膨胀匹配性能、高频性能及缘性能、导热性能、热膨胀匹配性能、高频性能及快速响应性能快速响应性能等一系列性能优良的绝缘陶瓷作为电等一系列性能优良的绝缘陶瓷作为电路的基片与封装材料路的基片与封装材料.11/30/20227011/30/202271作为高导热材料具有巨大作为高导热材料

7、具有巨大的潜力，可以取代的潜力，可以取代BeOBeO、SiCSiC，甚至部分取甚至部分取代代AlAl2 2O O3.3.导热系数虽比导热系数虽比SiCSiC和和BeOBeO陶瓷略低，陶瓷略低，但比但比AlAl2 2O O3 3陶瓷约高陶瓷约高8-108-10倍，且体积电阻率，倍，且体积电阻率，击穿强度、介电损耗等电气性能可击穿强度、介电损耗等电气性能可与与AlAl2 2O O3 3陶瓷媲美，且介电常数较低，机械强度较陶瓷媲美，且介电常数较低，机械强度较高，热膨胀系数为高，热膨胀系数为4.44.4 1010-6-6/，接近于，接近于SiSi，可进行多层布线，是很有发展前途的基板可进行多层布线，是

8、很有发展前途的基板材料。材料。11/30/202272 11/30/202273 陶瓷的介电常数应尽可能的高陶瓷的介电常数应尽可能的高 稳定性好稳定性好 介质损耗角正切要小介质损耗角正切要小 比体积电阻要求高于比体积电阻要求高于10101010mm 高的介电强度高的介电强度陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、高频特性优良、品种繁多、价格低廉、便于高频特性优良、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产而广泛应用于计算机、电器、通大批量生产而广泛应用于计算机、电器、通信设备、工业仪器仪表等领域。信设备、工业仪器仪表等领域。11/30/202274介质滤波器在通

9、信中也是必不可少的电子器件。微波介质陶介质滤波器在通信中也是必不可少的电子器件。微波介质陶瓷制成的谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量瓷制成的谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。已在便携式轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。已在便携式、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器、及全球卫及全球卫星定位系统等方面有着十分重要的应用。星定位系统等方面有着十分重要的应用。11/30/20227511/30/20227611/30/20227711/30/20227811/30/20227911/30/20228011/30/

10、20228111/30/202282 热释电效应是一种自然现象，也是晶体的一种热释电效应是一种自然现象，也是晶体的一种物理效应。物理效应。晶体受热温度升高，由于温度的变晶体受热温度升高，由于温度的变化化TT而导致自发极化的变化，在晶体的一定而导致自发极化的变化，在晶体的一定方向上产生表面电荷，这种现象称为热释电效方向上产生表面电荷，这种现象称为热释电效应。应。Ps P T Ps自发极化的变化量；自发极化的变化量；P 热释电系数；热释电系数；T 温度的变化量。温度的变化量。11/30/202283由上述可知，晶体中存在热释电效应的前提由上述可知，晶体中存在热释电效应的前提是：首先具有是：首先具有

11、自发极化自发极化，即晶体结构的某些，即晶体结构的某些方向的正、负电荷重心不重合；二是有方向的正、负电荷重心不重合；二是有温度温度变化变化，即热释电效应是反映材料在温度变化，即热释电效应是反映材料在温度变化状态下的性能。状态下的性能。11/30/202284 接收辐射（红外辐射）产生接收辐射（红外辐射）产生温升温升；由于温升而引起由于温升而引起热释电晶片表面电荷热释电晶片表面电荷的变化的变化（极化变化）；（极化变化）；由于晶体片表面电荷变化引起晶片上、下表面由于晶体片表面电荷变化引起晶片上、下表面电势差电势差的变化，通过放大器使其转换成电压或的变化，通过放大器使其转换成电压或电流进行测量。电流进

12、行测量。11/30/20228511/30/202286也称为也称为的共同特点是：的共同特点是：它它们的导电性随环境变化而变化。利用这一特们的导电性随环境变化而变化。利用这一特性，可制成各种不同类型的陶瓷敏感器件，性，可制成各种不同类型的陶瓷敏感器件，如热敏如热敏 、气敏气敏、湿敏、压敏湿敏、压敏、光敏器件等。光敏器件等。11/30/20228711/30/20228811/30/202289 11/30/20229011/30/20229111/30/20229211/30/20229311/30/202294作业1.名词解释：无机非金属材料，结构陶瓷，功能陶瓷。2.陶瓷材料的显微结构。3.陶瓷材料的性能。4.传统陶瓷与特种陶瓷的区别。5.压电陶瓷的机理及其应用。11/30/202295