第一章電子陶瓷原理

第一章電子陶瓷制備原理 陶瓷：通常將經(jīng)過制粉、成型、燒結(jié)等工藝制得的產(chǎn)品都叫做陶瓷。 無機(jī)燒結(jié)體（硬、脆） 顯微結(jié)構(gòu)：多晶多相結(jié)構(gòu) 在人類文明發(fā)展史中，陶瓷常常作為論證標(biāo)志之一，于是在相當(dāng)長的年代里，陶瓷一詞便作為陶器和瓷器的總稱。 隨著科技的發(fā)展，人們把陶瓷的概念擴(kuò)大到整個(gè)無機(jī)非金屬領(lǐng)域。 通常所稱的陶瓷材料，不少人還是把它當(dāng)作傳統(tǒng)陶瓷來理解，傳統(tǒng)陶瓷的制備是利用天然硅酸鹽礦物作為原料，經(jīng)過粉碎、配料、成型、燒結(jié)等工藝制造而成。 新型陶瓷：具有各種獨(dú)特性質(zhì)和制造這些材料所必須采用的特殊的工藝（擺脫傳統(tǒng)的組成和工藝的范疇），所用原料從取之于天然硅酸鹽礦物的方式擴(kuò)大到廣泛使用人工合成的化合物，包括純氧化物、復(fù)合氧化物、鹵化物、以及碳化物、氮化物、硼化物、硅化物，以及復(fù)合鹽類單質(zhì)。 從結(jié)構(gòu)上，以硅氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單元，發(fā)展到以單純鋁氧、鋯氧八面體和硅氧、硅碳四面體以及含有多種其它基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)合。 尺度上從1-100μm （晶粒）到10-1000nm（層次），工藝上，由液相到少量液相或不含液相的固相燒結(jié)。 不論是傳統(tǒng)還是新型，所具有獨(dú)特的物理性質(zhì)無不與它們的化學(xué)組成、物相和顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)。 [往往把玻璃、搪瓷、琺瑯、釉、水泥、單晶或無機(jī)化合物，也列入近代陶瓷范疇（廣義陶瓷）] 陶瓷屬于多晶體，可分為單相多晶體（由單一的多個(gè)晶相組成），多相多晶體（除晶相外，還有氣相和玻璃相。 陶瓷中晶相、玻璃相、氣相數(shù)量和分布上的差異，使陶瓷具有不同的性能。 晶相是決定陶瓷基本性質(zhì)的主導(dǎo)物相（形貌、大小、均化、細(xì)化） 玻璃相是陶瓷體中的低熔組成物 氣相（氣孔）以孤立狀態(tài)分布在玻璃相之中，電介質(zhì)陶瓷，氣孔可增大陶瓷的介電損耗，氣孔又是光的散射中心，使透過的光量大大地減少，透明陶瓷的透明度大大降低，變得不透明。 狹義陶瓷：從所采用的原料來說，最早是直接應(yīng)用粘土制成陶器，后來將天然原料進(jìn)行加工配合制成瓷器，現(xiàn)在除天然原料外，還大量采用化工原料；成型從手工捏制、泥條盤筑到陶輪制坯，到復(fù)雜機(jī)械，到多種成型；煅燒從平地堆燒，到半地下式穴燒，到控制溫度、氣氛機(jī)械化窯爐。 生產(chǎn)力水平和科技進(jìn)步的反映，漫長的歷程使陶瓷從古老的工藝和藝術(shù)的宮殿中走出來，跨進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)行列中，使它與金屬材料、有機(jī)高分子材料共同構(gòu)成三大材料。 §1.1 電子瓷及其原料 1 電子瓷定義及類別 電子陶瓷是指應(yīng)用于電子技術(shù)中的各種陶瓷，也就是在電子工業(yè)中用于制造電子元件和器件的陶瓷材料，一般分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。 用于制造電子元件、器件、部件和電路中的基體、外殼、固定件和絕緣零件等陶瓷材料，又稱裝置瓷。大致分為：電真空瓷、電阻基體瓷和絕緣零件等。 功能陶瓷：用于制造電容器、電阻器、電感器、換能器、濾波器、傳感器等并在電路中起一種或多種作用的陶瓷材料，它又分為：電容器瓷，鐵電瓷，壓電瓷，半導(dǎo)體瓷和磁性瓷等。 電子陶瓷在化學(xué)成分，微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)電性能上，均與一般的電力用陶瓷有著本質(zhì)的區(qū)別。 電子陶瓷需具有高的機(jī)械強(qiáng)度，耐高溫高濕，抗輻射，介電常數(shù)變化范圍寬，介質(zhì)損耗小，電容溫度系數(shù)可以調(diào)整，抗電強(qiáng)度和絕緣電阻高，以及老化性能優(yōu)異。 電子陶瓷按特性可分為：高頻和超高頻絕緣陶瓷； 高頻高介陶瓷； 鐵電和反鐵電陶瓷； 壓電陶瓷； 半導(dǎo)體陶瓷； 光電陶瓷； 電阻陶瓷等。 電子陶瓷按應(yīng)用范圍可分為：固定用陶瓷；電真空陶瓷（主要用于絕緣體，構(gòu)架，基體，外殼及多層布線等）；電容器瓷（高頻或低頻電容器介質(zhì)，兼作電容器支承，構(gòu)架材料；電阻瓷等。 按微觀結(jié)構(gòu)分：多晶；單晶；多晶和玻璃相；單晶和玻璃相。 利用陶瓷材料的高頻或超高頻電氣物理特性可制作各種形狀的固定零件，陶瓷電容器，電真空陶瓷零件，碳膜電阻基體等，它們在通信、廣播、電視、雷達(dá)、儀器、儀表等電子設(shè)備中是不可缺少的組成部分，此外，隨著激光、計(jì)算、集成、光學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，電子陶瓷用途日益擴(kuò)大。 電子陶瓷材料的發(fā)展同物理化學(xué)、應(yīng)用物理、硅酸鹽物理化學(xué)、固體物理學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、無線電電子學(xué)等的發(fā)展密切相關(guān)，相互促進(jìn)，從而在電子技術(shù)的飛躍發(fā)展中，使電子陶瓷也相應(yīng)地取得了很大的進(jìn)展。 電子陶瓷的原料 三方面要求：（1）化學(xué)成分：純度，雜質(zhì)的種類與含量，化學(xué)計(jì)量比； （2）顆粒度：粉粒直徑，粒度分布，顆粒外形； （3）結(jié)構(gòu)：結(jié)晶形態(tài)，穩(wěn)定度，裂紋，致密度和多孔性等。 粒度與結(jié)構(gòu)主要決定著坯體的密度和

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