先进陶瓷材料工艺学复习题_陶瓷工艺学复习题
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1.比较软磁材料与硬磁材料的性能区别，分别指出晶粒度、晶内杂质和晶体定向排列等对磁性材料磁导率和矫顽力的影响规律。
软磁材料的特点是高的起始磁导率，低的温度系数，低的矫顽力和低铁芯损耗，电阻率要高，适用于高频应用。硬磁材料又称永磁材料，指磁化后保持较强剩磁的材料，要求剩磁和矫顽力大，最大磁积能（BH）max大。一般材料的晶粒越大，晶界越整齐，则起始磁导率越高。晶粒越小，矫顽力越大。
2.举例说明透明陶瓷的制备原理与要求。
光在陶瓷中传播的机理,设入射到材料表面的光线一部分透过介质，一部分被吸收，一部分在界面上被反射回原介质，一部分被散射。则：透射光+反射光+吸收光+散射光=入射光。要使材料透明：则需透射光/入射光尽量大，亦即反射、吸收和散射的能量尽量小。透明氧化铝陶瓷制备工艺
① 用MgO抑制晶粒长大：高温时发生反应在晶界生成尖晶石相抑制Al2O3
晶粒长大。MgO+Al2O3→MgAl2O4 ② 用高纯氧化铝原料，主要以用铵明矾热分解的方法制备的原料为好。③ 预烧原料，使多数Al2O3由γ转变为α相，但需保留少量γ以提高 原料的烧结活性，促进烧结。
④ 成型时采用注浆法或等静压法，其中后者因能得到高压实度的坯体而更好。
⑤ 烧结时应在氢气氛或真空烧结以避免气孔生成。
3.低温烧结型叠层电容器有什么优势？
介电常数高，生产工艺稳定，对原料性能不敏感，配方无铅，性能稳定。
4.为什么压电陶瓷需要经过预极化才会表现出压电性而单晶压电材料不需要预极化？
压电陶瓷是由许多小晶粒组成的，每个晶粒内的原子都是有规律地排列的，但这一晶粒与那一晶粒的晶格方向则不一定相同，因而从整体看，仍是混乱、无规则的，因此需要预极化使电畴沿电场方向取向，而单晶压电材料晶粒内的原子是有规律地排列的，因此不需要预极化。
5.解释氧化锌压敏陶瓷的压敏机理。
氧化锌压敏陶瓷的主晶相是相对低阻的n型半导体，晶界是相对高阻的半导体层，在大电压下纳米厚度的晶界层由于隧道效应被击穿而电阻大幅度下降，从而显示压敏效应。
6.象金红石这样的高折射率和高双折率的无机非金属粉体可用来制得高白度和强遮盖力的优质白色颜料，请解释其原因。
折射率和双折射率越高，反射损失和散射损失越大，也就是说折射率相差越大，散射作用越强，光线经过无数的反射和折射变得十分弥散使金红石不易成为透明材料，而可以制得高白度和强遮盖力的优质白色颜料。7.结合晶体结构解释Na-β-Al2O3陶瓷的导体机理
导电机理：Na-β-Al2O3的晶体结构中氧为立方紧密堆积，二个铝氧四面体层形成类似尖晶石结构的致密层，中夹一个较为松散的钠氧层。钠离子在松散的钠氧层中可进行移动，扩散和离子交换，材料的导电性由钠离子在层内移动而产生。
8.压电陶瓷的生产包括哪些步聚？
配料→球磨→过滤干燥→预烧→二次球磨→过滤干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试 预烧：形成要求的晶相及对应的晶粒度 9.氧化铁气敏陶瓷的工作原理和优点。
原理：通过铁变价来感知气体的氧化还原性，不同价态氧化铁电阻不同。对于城市煤气、液化石油 气有较高的灵敏度。无需贵金属催化剂，在高温下稳定性好。
10.为什么铁电体可用来做正温度系数热敏陶瓷？
因为PTC效应是与铁电性直接相关的，其电阻率的突变与居里温度Tc相对应。11.合金与铁氧体哪种更适合用作软磁材料，为什么？
铁氧体更适合作软磁材料，因为铁氧体的相对磁导率可高达几千，电阻率比金属的高得多，涡流损耗小，铁芯损耗小，适合于制作高频电磁器件。12.常用高温发热元件有哪些？各有什么应用特点？
碳化硅，含有合适足量的杂质，会使其在室温下导电。其导电性在800 ℃以下因杂质不同而不同，高于800 ℃时趋向于一致，SiC发热元件的使用温度不宜超过1400℃ 二硅化钼，二硅化钼熔点达2030 ℃，有较高的导热系数，高温下抗氧化性好，电阻适中，比电阻温度系数小，作发热元件的使用温度达1800℃.二氧化锡，二氧化锡结构中氧不足或掺入第V族杂质锑等而成为n型半导体。应于用高温导体，欧姆电阻及透明薄膜电极，特别应用于熔制玻璃电极
13.哪种高温电发热陶瓷是电子导电的？陶瓷类超导材料在超导材料中处于何种地位？
铬酸镧（LaCrO3)陶瓷是电子导电的，陶瓷类超导材料为最新发展起来的超导材料，目前主要应用于电力系统，交通运输，环保医药，高能核实验和热核聚变等方面。
14.氧化锆导电陶瓷的电导与温度的关系。
温度越高，电导率越大，这是因为当二价或三价离子阳离子（如Ca2+和Y3+）不等价取代ZrO2中的Zr4+时，为平衡电价，在ZrO2的晶体结构中会失掉正常位置的氧离子而形成氧空位，从而使ZrO2成为导电陶瓷，温度升高，晶体内的热运动增加，使氧空位增加因而电导率增大。15.氧化铝生物陶瓷制备在原料、掺杂和烧成气氛等方面有何特殊要求。材料的介电常数变化与其负载的交变电场频率有何关系？为什么？
生物陶瓷用氧化铝陶瓷对原料的要求比较严格，纯度要高，一般要选用99.9%以上高纯Al2O3原料，在氧化铝生物陶瓷的制备过程中，为了促进致密化，降低烧结温度，还需要加入适量添加剂，添加剂的粒度要尽可能细，或使用液体添加剂，另外烧结气氛必须保持的真空状态。材料的介电常数越高，其负载的交变电场频率越低，这是因为介电常数是自发极化所产生的，电场频率越低，自发极化完成一个周期所需的时间越短，自发极化变大，因而介电常数变大。
16.微晶玻璃与普通玻璃相比有哪些优异性能，其制备过程与普通玻璃有何不同？
微晶玻璃的性能远强于普通玻璃：其抗压强度，抗弯强度、抗张强度都比普通玻璃高，且其硬度高，高于花岗岩；耐磨性突出，弹性模量大，其耐酸碱腐蚀性也强于一般玻璃,其制备过程与普通玻璃最大的不同是，微晶玻璃需要结晶化处理。微晶玻璃是由结晶相和玻璃相组成的，无气孔，不同于玻璃也不同于陶瓷。17.举例说明铁电体的晶体结构有何特点，当铁电体因温度过高而转变为顺电体时，其晶体结构怎么变化？
以BaTiO3为例，BaTiO3在1460C时为六方晶型，在1460度以下时为立方晶型，其中立方晶型为电价较低、半径较大的离子Ba2+，它和O2-离子一起按面心立方堆积，第二种ABO3结构为电价较高、半径较小的离子Ti4+，处于氧八面体中心，ABO3结构中的B离子有6个配位氧，A离子有12个配位氧，这样的八面体彼此以顶角相连成三维结构。当铁电体因温度过高而转变为顺电体时，其晶体结构由四方系转变为对称性较高的立方晶系。
18.高电导性氧化物在作电阻用时，低浓度下表现为高电阻率和大的负温度系数，高浓度下表现为低电阻和正温度系数，为什么？
这是因为在绝缘体上的导电颗粒无规则分布引起的，绝缘基体中分散着金属颗粒平均粒度100um，在金属浓度很小时其电导率很低，而当其浓度在10vol%左右的范围内略有增加时，其电导率增加几个数量级。19.压电效应的物理本质。
外界的作用使压电陶瓷的剩余极化强度发生改变，陶瓷就会出现压电效应。
20.晶体产生热释电性的必要条件。
无对称中心，有极轴
极轴：沿极轴方向质点排布规律不同。
21.铁磁性与亚铁磁性有何不同，为什么铁氧铁磁性材料通常是亚铁磁性材料？
22.原子磁矩大小不同的两种离子（或原子）组成，相同磁性的离子磁矩平等排列，而不同磁性的离子磁矩是反向平行排列。由于两种离子的磁矩不相等，反向平行的磁矩就不会恰好抵消，二者之差表现为宏观磁矩，这就是亚铁磁性，单一的磁矩表现为铁磁性。铁氧体一般都是多种金属的氧化物复合而成，所以含有不同的磁矩，其磁性是两磁矩之和的体现，故严格来说是亚铁磁性物质。
23.磁悬浮列车用到超导体的什么特性？
利用超导体的完全抗磁性，超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，恰巧抵消了超导体内部的磁场，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路。24.为什么软磁材料里不宜掺入过量的Fe2O3？ 过量的Fe2O3使烧结体在高温下生成Fe3O4，后者能抵消其它化学成分导致的磁致伸缩，得到磁致伸缩引起的内应力小，磁导率高的材料。
过量的Fe2O3使烧结体在高温下生成Fe3O4，会降低材料的电阻率，使损耗显著增大。
25.旋磁材料与磁光材料的区别。
旋磁材料是在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在铁氧体中按一定方向传播过程中，偏振面会不停绕传播方向旋转的一种铁氧体材料。磁光材料:偏振光被磁性介质反射或透射时，其偏振状态发生改变，偏振面发生偏转。
26.为什么没有缓变型负温度系数热敏陶瓷。
由缓变型热敏电阻的温度特征曲线可知，缓变型热敏电阻是随着温度的升高而增大的，恰好与NTC热敏电阻特性相反，因此没有缓变型温度系数热敏陶瓷。三．综合问答题：
1.铁电体能应用到哪些功能陶瓷材料中，试述相关的应用机理。
2.氧化铝陶瓷有哪些优异性能使其能广泛应用于多种先进陶瓷中，具体有哪些先进陶瓷种类，在各种不同种类的先进陶瓷中其制备方法各有什么特点？为什么？
氧化铝生物陶瓷：机械强度高，绝缘性好，耐高温，耐化学腐蚀且生物相容性好。制备特点：氧化铝生物陶瓷对原料的要求比较严格，纯度要高，一般要选用99.9%以上的高纯氧化铝原料，在氧化铝生物陶瓷制备过程中，为了促进致密化，降低烧结温度，还需要加入适量的添加剂，另外烧成温度、保温时间、烧成气氛也必须要合理控制。
透明氧化铝陶瓷：有良好的光透过性，具有高温强度大，耐热性好，耐腐蚀性强和比体积电阻大等特点。制备特点：用MgO抑制晶粒长大，用高纯氧化铝原料，需要对原料进行预烧，成型时采用注浆法或等静压法，烧结时应在氢气氛或真空烧结以避免气孔生成。Na-β-Al2O3陶瓷：有很高的导电性，制备过程要注意：烧结时要注意加入MgO促进烧结和晶粒致密化，另要在密闭及在Na气氛中烧结以防Na2O挥发，烧结温度达1800℃。
