先進陶瓷又稱特種陶瓷、精細陶瓷、高技術(shù)陶瓷等，是一種無機非金屬材料，在航空航天、機械、冶金、電子以及化工等領(lǐng)域具有廣泛應用。本書共10章，主要包括先進陶瓷的基礎(chǔ)知識、制備工藝、具體應用以及測試技術(shù)四個方面的內(nèi)容。其中，先進陶瓷的成型與燒結(jié)工藝，復合陶瓷、多孔陶瓷以及熱學陶瓷等的制備工藝與應用是本書的重點內(nèi)容。本書可作為高等院校和科研院所的材料、物理、化學、機械、航空航天等學院的相關(guān)專業(yè)的本科生及研究生的教材或?qū)I(yè)參考書，也可供在國防工業(yè)、航空航天、機械、電子、化工、生物醫(yī)療等領(lǐng)域從事先進陶瓷研究、開發(fā)和生產(chǎn)的技術(shù)人員參考。
本書由華中科技大學張海波教授團隊撰寫。陶瓷工藝學的研究內(nèi)容包括：陶瓷材料的制備、加工和表征；陶瓷材料的性能評價和控制；陶瓷工藝裝備的研發(fā)和應用；陶瓷工藝工程的設計與優(yōu)化等。陶瓷工藝學是一門理論與實踐相結(jié)合的學科，既需要對陶瓷工藝的基本原理進行深入的研究，也要運用科學的方法對陶瓷工藝進行改進和優(yōu)化。
陶瓷技術(shù)是人類文明的重要組成部分，其歷史可以追溯到古代，已有數(shù)千年。先進陶瓷工藝學是一門涵蓋了陶瓷材料科學、工程學和工藝學等多個學科的綜合性學科。陶瓷材料因其獨特性質(zhì)，如高溫穩(wěn)定性、耐磨性、耐蝕性、電絕緣性等而成為各種工程領(lǐng)域中的重要材料。近年來，先進陶瓷材料及其工藝和應用迅速發(fā)展，在航空航天、醫(yī)療、軍事、能源等領(lǐng)域得到了廣泛應用。這些領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⒍喙δ�、環(huán)保和安全等方面的需求日益增加，陶瓷工藝學受到了廣泛關(guān)注。因此，編寫一本有關(guān)先進陶瓷工藝學的教材是十分必要的。本書旨在為學生提供一個系統(tǒng)的和詳細的陶瓷工藝學知識體系，以便他們了解陶瓷工藝的*新發(fā)展，學會應用先進技術(shù)開展陶瓷研究和開發(fā)工作。 陶瓷工藝學的研究內(nèi)容包括：陶瓷材料的制備、加工和表征；陶瓷材料的性能評價和控制；陶瓷工藝裝備的研發(fā)和應用；陶瓷工藝工程的設計與優(yōu)化等。陶瓷工藝學是一門理論與實踐相結(jié)合的學科，既需要對陶瓷工藝的基本原理進行深入的研究，也要運用科學的方法對陶瓷工藝進行改進和優(yōu)化。 本書針對初學者而編寫，旨在幫助學生了解先進陶瓷工藝學的基本原理和方法，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。本書內(nèi)容分為四個部分：先進陶瓷材料基礎(chǔ)知識（第1、2章）、先進陶瓷制備工藝（第3、4、5章）、先進陶瓷的具體應用（第6、7、8、9章）和先進陶瓷測試技術(shù)（第10章）。其中，先進陶瓷材料基礎(chǔ)知識部分介紹了陶瓷材料的基本性質(zhì)和分類以及陶瓷晶體結(jié)構(gòu)的基本知識，先進陶瓷制備工藝部分介紹了陶瓷粉體制備方法、陶瓷成型及燒結(jié)工藝與技術(shù)，先進陶瓷的具體應用部分介紹了復合陶瓷、多孔陶瓷、熱學陶瓷及電學陶瓷的基礎(chǔ)知識、制備工藝及應用等，先進陶瓷測試技術(shù)部分介紹了常用陶瓷性能測試和評價方法。本書重點關(guān)注先進陶瓷制備工藝以及典型先進陶瓷應用基礎(chǔ)知識。 本書由張海波、譚劃主筆并負責統(tǒng)稿和定稿，姜勝林負責修改，課題組的幾位研究生參與了部分章節(jié)的編寫。其中，劉凱參與第2章、第3章的編寫，韓勝強參與第4章的編寫，魏甜參與第6章的編寫，王傳民、羅江海參與第8章的編寫，吳天瓊、黃帥康、周鑫翊、游迪參與第9章的編寫，程連參與第10章的編寫，在此對他們表示感謝！本書的編寫得益于作者所在課題組長期在先進陶瓷領(lǐng)域的研究和教學工作，并參考了國內(nèi)外許多文獻資料。在此，向本書所引用的參考文獻的原作者表示謝意。 除了課文內(nèi)容，本書還附有思考題，以幫助學生理解和掌握先進陶瓷工藝學。本書還附有參考文獻，供學生進一步深入了解先進陶瓷工藝學的相關(guān)知識。學習先進陶瓷工藝學不僅有助于提高學生的專業(yè)素養(yǎng)，還是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑。我們希望本書能為學生的學習和未來的發(fā)展提供有益的指導。同時，也希望本書能夠?qū)氖绿沾上嚓P(guān)工作的工程師在學習先進陶瓷工藝學方面起到重要的推動作用，并為他們從事的陶瓷工藝研究與開發(fā)工作奠定堅實基礎(chǔ)。 由于編者水平有限，本書難免存在不當之處，敬請廣大讀者批評指正。 編者 2023年2月于喻園
華中科技大學材料科學與工程學院、材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室教授，材料系副主任，主要從事先進陶瓷與功能器件的研究開發(fā)工作，作為項目負責人先后主持國家及省部級科研項目近十項，在國內(nèi)外學術(shù)期刊上發(fā)表論文100余篇，獲授權(quán)專利10余項。先后獲得德國洪堡學者、華中科技大學華中學者等稱號以及2017年歐洲陶瓷學會*佳論文獎勵等。
第1章概述（1）
1.1陶瓷材料的定義（1）
1.2陶瓷材料的發(fā)展史（2）
1.3陶瓷材料的基本性能（3）
1.4典型陶瓷材料及其應用（3）
1.5陶瓷材料未來發(fā)展及關(guān)鍵問題（5）
第2章先進陶瓷制備基礎(chǔ)（8）
2.1陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)（8）
2.1.1晶體學基礎(chǔ)知識（8）
2.1.2陶瓷的晶體類型（11）
2.1.3陶瓷中典型的晶體結(jié)構(gòu)（13）
2.1.4同質(zhì)異晶體、異質(zhì)同晶體與固溶體（17）
2.2陶瓷中的缺陷（18）
2.2.1點缺陷、線缺陷與面缺陷（18）
2.2.2氧化物陶瓷中的缺陷（21）
2.2.3陶瓷中的氧缺陷（22）
2.3陶瓷中的擴散（24）
2.3.1擴散定律（24）
2.3.2擴散機制（24）
2.4陶瓷的相圖與相變（25）
2.4.1陶瓷的熱力學基礎(chǔ)（25）
2.4.2相圖（26）
2.4.3相變（29）
2.5陶瓷的顯微組織（30）
2.5.1單相陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)（31）
2.5.2多相復合陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)（32）
第3章先進陶瓷粉體制備技術(shù)（34）
3.1粉體的物理性能及表征（34）
3.1.1粉體粒度、粒度分布分析（34）
3.1.2粉體顆粒形貌分析（39）
3.1.3成分分析（40）
3.1.4粉體晶態(tài)的表征（42）
3.2粉體機械法制備工藝（43）
3.2.1氣流粉碎機（44）
3.2.2行星式球磨機（45）
3.3粉體化學法制備工藝（45）
3.3.1固相合成法（45）
3.3.2液相合成法（48）
3.3.3氣相合成法（53）
目錄先進陶瓷工藝學第4章先進陶瓷成型技術(shù)（59）
4.1壓制成型法（59）
4.1.1干壓成型法（59）
4.1.2等靜壓成型法（60）
4.2塑性成型法（62）
4.2.1擠壓成型法（62）
4.2.2軋膜成型法（63）
4.2.3注射成型法（64）
4.3漿料成型法（65）
4.3.1注漿成型法（65）
4.3.2注凝成型法（66）
4.3.3流延成型法（66）
4.4先進陶瓷成型技術(shù)新進展及趨勢（67）
4.4.1離心沉積成型法（68）
4.4.2電泳沉積成型法（68）
4.4.3固體無模成型法（68）
第5章先進陶瓷燒結(jié)技術(shù)（75）
5.1燒結(jié)原理（75）
5.1.1燒結(jié)的定義（75）
5.1.2燒結(jié)的驅(qū)動力（76）
5.1.3燒結(jié)過程的傳質(zhì)機理（76）
5.1.4影響燒結(jié)的主要因素（80）
5.1.5晶粒生長及二次再結(jié)晶（80）
5.2傳統(tǒng)燒結(jié)方法（83）
5.2.1熱壓燒結(jié)（83）
5.2.2熱等靜壓燒結(jié)（84）
5.2.3反應燒結(jié)（85）
5.2.4微波燒結(jié)（85）
5.3新型燒結(jié)方法（86）
5.3.1火花等離子燒結(jié)（86）
5.3.2閃燒（89）
5.3.3選區(qū)激光燒結(jié)（90）
5.3.4感應燒結(jié)（91）
5.3.5傳統(tǒng)燒結(jié)裝置中的快速燒結(jié)（93）
5.3.6自蔓延高溫合成法（94）
5.3.7冷燒結(jié)（94）
5.3.8超快高溫燒結(jié)（95）
第6章先進陶瓷復合材料制備技術(shù)（98）
6.1基本概念和分類（98）
6.1.1陶瓷基復合材料（98）
6.1.2陶瓷基復合材料分類（98）
6.2復合陶瓷增韌補強機理（99）
6.2.1納米顆粒強、韌化機理（100）
6.2.2晶須強、韌化機理（102）
6.2.3纖維強、韌化機理（103）
6.3陶瓷基復合材料的設計理論（105）
6.3.1晶須功能（105）
6.3.2晶須種類（105）
6.3.3晶須和基體材料之間的相容性（110）
6.3.4晶須/纖維陶瓷界面調(diào)控機理（110）
6.4陶瓷基復合材料的成型工藝（111）
6.4.1聚合物滲透熱解（112）
6.4.2漿料浸漬（113）
6.4.3化學氣相滲透（114）
6.4.4反應熔滲（116）
6.4.5漿料滲透（120）
6.4.6溶膠凝膠滲透（121）
6.4.7結(jié)合滲透法（122）
第7章先進陶瓷多孔材料制備技術(shù)（124）
7.1多孔陶瓷制備方法（126）
7.1.1部分燒結(jié)法（126）
7.1.2犧牲模板法（128）
7.1.3復制模板法（129）
7.1.4直接發(fā)泡法（131）
7.1.53D打印法（132）
7.1.6其他方法（134）
7.1.7多孔陶瓷制備方法的優(yōu)缺點及未來發(fā)展方向（135）
7.2多孔陶瓷結(jié)構(gòu)表征（136）
7.2.1直接觀測法（136）
7.2.2顯微法（138）
7.2.3壓汞法（138）
7.2.4氣體吸附法（139）
7.2.5排除法（140）
7.2.6蒸汽滲透法（141）
7.2.7小角度散射法（142）
7.3多孔陶瓷的應用（143）
7.3.1過濾材料和催化劑載體（143）
7.3.2保溫隔熱材料（143）
7.3.3生物材料（144）
7.3.4多孔陶瓷用于海水淡化（144）
7.3.5多孔陶瓷吸盤（144）
7.3.6節(jié)能環(huán)保型材料（145）
7.3.7吸音材料（145）
7.3.8海綿城市材料（145）
第8章先進熱學陶瓷及制備工藝（148）
8.1超高溫陶瓷（148）
8.2先進超高溫陶瓷的分類（149）
8.2.1硼化物陶瓷（149）
8.2.2碳化物陶瓷（150）
8.2.3氮化物陶瓷（150）
8.2.4高熵陶瓷（150）
8.3超高溫陶瓷材料的主要制備工藝（151）
8.3.1熱壓燒結(jié)（151）
8.3.2放電等離子燒結(jié)（151）
8.3.3反應熱壓燒結(jié)（151）
8.3.4無壓燒結(jié)（152）
8.4高導熱陶瓷（152）
8.4.1高導熱陶瓷的基本性質(zhì)（152）
8.4.2高導熱陶瓷的分類（152）
8.4.3典型高導熱陶瓷的制備方法（155）
8.5隔熱陶瓷（158）
8.5.1隔熱陶瓷的基本性質(zhì)（158）
8.5.2隔熱陶瓷的分類（159）
8.5.3典型隔熱陶瓷的制備方法（160）
8.6低熱膨脹陶瓷（161）
8.6.1低熱膨脹陶瓷的基本性質(zhì)（161）
8.6.2低熱膨脹陶瓷的分類（161）
8.6.3典型低熱膨脹陶瓷的制備方法（163）
第9章先進電學陶瓷及制備工藝（168）
9.1絕緣陶瓷（168）
9.1.1絕緣陶瓷的基本性能（169）
9.1.2典型絕緣陶瓷的制備工藝（170）
9.2電容器陶瓷（182）
9.2.1電容器陶瓷的基本性質(zhì)（183）
9.2.2電容器陶瓷的分類（187）
9.2.3典型陶瓷電容器的制備工藝（192）
9.3鐵電陶瓷（196）
9.3.1鐵電陶瓷材料的基本性質(zhì)（196）
9.3.2鐵電陶瓷材料的分類（198）
9.3.3典型鐵電陶瓷器件的制備工藝（203）
9.4半導體陶瓷（209）
9.4.1半導體陶瓷材料的基本性質(zhì)（209）
9.4.2半導體陶瓷材料的分類（210）
9.4.3典型半導體陶瓷器件的制備工藝（216）
9.5離子陶瓷（219）
9.5.1離子陶瓷材料的基本性質(zhì)（219）
9.5.2離子陶瓷材料的分類（221）
9.5.3典型離子陶瓷器件的制備工藝（224）
第10章先進陶瓷性能及測試技術(shù)（229）
10.1先進陶瓷力學性能及測試技術(shù)（229）
10.1.1抗拉強度（229）
10.1.2抗壓強度（231）
10.1.3抗彎強度（232）
10.1.4彈性模量（232）
10.1.5斷裂韌性（233）
10.2先進陶瓷光學性能及測試技術(shù)（233）
10.2.1吸收與透射（235）
10.2.2磷光（236）
10.2.3激光器（236）
10.3先進陶瓷介電性能及測試技術(shù)（236）
10.3.1電導率（236）
10.3.2介電常數(shù)（238）
10.3.3介質(zhì)損耗（240）
10.3.4絕緣強度（242）
10.4先進陶瓷熱學性能及測試技術(shù)（243）
10.4.1熱容（243）
10.4.2熱膨脹系數(shù)（248）
10.4.3導熱率（249）
10.4.4抗熱沖擊性（254）
10.5先進陶瓷壓電性能及測試技術(shù)（254）
10.5.1機械品質(zhì)因數(shù)Qm（254）
10.5.2機電耦合系數(shù)（255）
10.5.3壓電常數(shù)d33（255）參考文獻（355）
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