氮化硅陶瓷结课论文总结

氮化硅陶瓷结课论文总结（精选6篇）

篇1：氮化硅陶瓷结课论文总结

碳材料增韧氮化硅陶瓷

摘要：氮化硅陶瓷由于具有高强度、耐腐蚀、导热性良好等优良的性质被研究者所关注，但是氮化硅陶瓷也有陶瓷材料的共性：脆性，这个致命的缺点限制了氮化硅陶瓷在很多领域的应用。传统的氮化硅陶瓷增韧方法，弥散增韧、纤维晶须增韧、微裂纹增韧等被广泛的研究。随着科学的发展，碳材料越来越引起人们的兴趣，如碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯等，具有良好的韧性，是增韧氮化硅陶瓷的理想的材料，特别是近年来石墨烯的发现，碳材料的应用被拓宽，石墨烯的良好的延展性，抗拉伸性、高导热率等优点，使得在氮化硅陶瓷增韧方面具有广阔的应用前景。

关键字：氮化硅；增韧；碳纳米管；石墨烯

一、氮化硅陶瓷发展

随着现代科学技术的发展，对新材料的研究和应用不断提出更高的要求，传统的金属材料越来越难以满足这种日益发展的要求，及待开发新型材料。多年来，研究工作者们进行了不懈的努力，在材料的制备工艺和性能方面取得了很大的进展。由于人们认识到陶瓷的潜在优势和金不可克服的弱点，工程陶瓷材料越来越受到世界上许多材料研究单位的高度重视，并取得了许多突破性进展。随着科学技术发展迅速，原子能、火箭、燃气轮机等技术领域对材料提出了更高的要求，迫使人们去寻找比耐热合金更能承受高温，比普通陶瓷更能抵御化学腐蚀的材料[1]。Si3N4的出色表现，激起了人们对它的热情和兴趣。英、法的一些研究机构和大学率先开始对Si3N4进行系统研究，深入认识它的结构性能、探索烧结方法、开拓应用领域。近些年来Si3N4陶瓷制品已经开始向产业化、实用化迈进了。目前人们通过广泛深入仔细的研究，发现陶瓷材料是最有希望在高科技领域中能得到广泛应用的候选材料。Si3N4陶瓷作为一种高温结构陶瓷，具有强度高、抗热震稳定性好、高温蠕变小、耐磨、优良的抗氧化性和化学稳定性高等特点，是优良的工程陶瓷之一[2]。

二、氮化硅的结构和性质

氮化硅（Si3N4）陶瓷是无机非金属强共价键化合物，其基本结构单元为[SiN4]四面体，硅原子位于四面体的中心，四个氮原子分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个硅原子的形式在三维空间形成连续而又坚固的网络结构，氮化硅的许多性能都是因为其具有这种特殊的结构，因此Si3N4结构中氮原子与硅原子间结合力很强，其作为一种高温结构陶瓷，素有陶瓷材料中的“全能冠军”之称，氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好，可耐氧化到1400℃，热腐蚀性能好，能耐大多数酸侵蚀，摩擦系数小，与用油润滑的金属表面相似等优异性能，已在许多工业领域获得广泛应用，并有很多潜在用途[3]。常见的有六方晶系氮化硅（有两种晶形，即针状结晶体α-Si3N4和颗粒状结晶体β-Si3N4）

图1氮化硅陶瓷两种晶型

三、氮化硅增韧的研究

虽然氮化硅具有良好的性能，但是它也具有陶瓷的共性：脆性，所以想要在更多的领域应用氮化硅陶瓷，就需要解决氮化硅陶瓷的脆性。传统的增韧方式有相变增韧、弥散增韧、纤维增韧、自增韧等一些方法。近些年来随着碳材料的发展，出现一些新的碳同素异形体，如碳纳米管、富勒烯、石墨烯等，这些碳的新 结构具有良好的弹性，较好柔韧性，高拉伸强度，良好导热性，所以将这些材料和氮化硅陶瓷粉体混合，制备较高韧性的氮化硅陶瓷具有很大的研究意义。

1、碳纳米管增韧氮化硅陶瓷

理论计算表明，碳纳米管具有极高的强度和极好的韧性。碳纳米管的力学性能优良,其强度约为钢100倍，而密度却只有钢的1/6，而且在垂直于碳纳米管的管轴方向具有极好的韧性，被认为是未来的“超级纤维”。由于具有极高的比强度、比杨氏模量，碳纳米管被认为是一种理想的先进复合材料的增强体[4]。

碳纳米管增韧氮化硅陶瓷复合材料的主要机制为纤维拔出机制，如图所示，在微裂纹尖端，碳纳米管对裂纹张开产生阻力，由于碳纳米管的高弹性，在拉伸时会分散一部分能量，使得裂无法继续扩展，由此提高了氮化硅陶瓷的韧性。武汉理工大学的郝云春等人研究了碳纳米管的作用，他们认为碳纳米管一方面进入氮化硅陶瓷材料的孔隙，使复合材料的致密度提高；另一方面碳纳米管阻碍复合材料烧结时的融合，使致密度降低。郝云春[5]等人也研究了碳纳米管含量对氮化硅陶瓷的影响。他们发现当碳纳米管含量低时，其可以被氮化硅粉末有效的分散，较少结团，以填充为主；随着其含量的增加，阻碍作用显著增强，导致致密度下降。硬度的变化是碳纳米管的纤维增强，当碳纳米管加入量低于1%时，氮化硅材料的致密度和纤维增强效果同时增加，所以硬度有所增加；当碳纳米管加入量接近2%时，氮化硅材料的致密度下降超过纤维增强的效果，碳纳米管粘连现象严重，降低了纤维的长径比，隔断了氮化硅基体的连续性，使材料的硬度显著降低。

图2碳纳米管增韧—拔出桥联机制

碳纳米管增韧需要解决的难题就是如何更好的将碳纳米管均匀的分散在氮化硅陶瓷中。由于碳纳米管比表面积大，表面能高，碳管之间以较强的范德华力团聚在一起，尤其是有机物催化裂解法制备的碳纳米管经常弯曲缠绕在一起。此现象的产生将会减小碳纳米管的长径比，影响碳纳米管增强复合材料的增强效果。因此，如何将纳米碳管引入并均匀分散在基体上非常关键，也是目前碳纳米管陶瓷基复合材料的制备的困难，并阻碍碳纳米管提高陶瓷材料的力学性能和电学性能。通过以下方法可以将碳纳米管很好的分散在陶瓷基体中[6]：

（1）碳纳米管表面氧化处理：这种方法可以在不引入杂质的前提下在管壁产生各种官能团，从而改善碳纳米管的分散性。碳纳米管的表面氧化处理通常采用浓硝酸或者浓硝酸与浓硫酸组成的混酸中加热并配合超声分散进行。采用浓 H2SO4/HNO3混合溶液酸处理可以将碳纳米管完全分散开，原因是碳纳米管在酸处理过程中会变短而且增加亲水性官能团如羟基官能团。

（2）添加表面活性剂：表面活性剂通常包括憎水基和亲水基两部分，当将其加入到含有CNTs的溶液中后，憎水基与碳纳米管表面吸附，亲水基悬浮在外面，从而提高了碳纳米管在水中的溶解性能。Jing Sun等采用杂凝集的方法制得了CNT-A12O3复合粉体。具体过程如下：将碳纳米管在聚乙烯亚胺(PEI)电介质溶液中利用超声波均匀分散，在碳纳米管表面吸附一层电介质，使其具有一定的电位。同时，A12O3粉体也在聚丙烯酞胺(PAA)电介质中分散，在陶瓷粉体表面上吸附与CNT表面异性的电荷，通过调节PH值，将陶瓷粉体的电介质溶液加人到碳纳米管的溶胶中，在静电引力的作用下陶瓷粉体均匀地吸附在CNT表面。同样的方法也能够解决碳纳米管增韧氮化硅陶瓷的团聚问题。

2、碳纤维增韧氮化硅陶瓷

碳纤维由原料纤维高温烧成，经过了低温氧化、中温碳化、高温石墨化等工艺，具有强度高、模量高、密度低、耐高温、线胀系数小、热导率高等优点。作为补强增韧材料，它克服了其它增韧材料的缺点。目前，国内外不少专家已对碳纤维增韧陶瓷材料的方法进行了研究，并取得了不少的成果，用它增韧的陶瓷材料已展示了良好的力学和物理性能。

（1）单向排布碳纤维增韧

图3 碳纤维的单向排布

如上图3所示，当裂纹垂直纤维方向扩展遇到纤维时，裂纹受阻，预使裂纹扩展必须提高外加应力，随着外加应力水平的提高，由于基体与纤维界面解离，且纤维的强度高于基体的强度，开始时产生纤维的拔出，拔出的长度大于某一临界值时，纤维发生断裂。因此裂纹扩展必须克服由于纤维的加入而产生的拔出功和纤维断裂功。但实际上在断裂过程中纤维的断裂并非在同一裂纹平面，因而主裂纹沿纤维断裂的不同发生裂纹转向，导致其扩展路径增加而使裂纹表面积增加，进而使其扩展阻力增加来提高韧性。因此，单向排布长纤维陶瓷基复合材料的韧性来自于纤维拔出、纤维断裂和裂纹转向三方面的贡献[7]。

利用计算机模拟对单向碳纤维增韧的氮化硅复合材料。C/Si3N4的弹性模量、剪切模量和泊松比进行理论计算，从其内部微观结构出发，探讨了不同相含量、气孔的含量以及形状等对复合材料性能的影响。碳纤维与熔融石英的线胀系数相当，在烧结温度下不反应，物理匹配和化学相溶性都能满足，是理想的复合系统，连续碳纤维增强熔融石英复合材料（C/Si3N4）性能优异，单向增强时抗弯强度为熔融石英的12倍，而断裂功提高了2-3个数量级。

（2）二维多向排布碳纤维增韧

二维多向排布单向纤维排布的陶瓷只在纤维排列方向上性能优越，而对二维及三维方向性能要求较高时，就需对纤维多向排布。在二维方向上需高性能要求的陶瓷来说就需二维排布。该方法中的纤维排布有二种：一是将纤维编织成纤维布，浸渍陶瓷浆料后根据所需厚度将单层或若干层叠合在一起进行热压烧结成型。这种方法一般用在二维方向上均有高性能的构件上，其成型构件一般为平板或曲率半径较大的壳体构件；另一种是纤维分层单向排布，层间纤维方向成一定角度，可根据构件的形状用纤维浸浆缠绕的方法做成所需要形状的壳层状构件。其增韧机理同单相排布长纤维增韧机理。

用CVI法制备了碳纤维体积分数为40%的二维机织碳纤维复合材料。利用声发射技术全程监测共拉伸实验，通过声发射多参数分析法和断口显微观察，结合材料拉伸应力应变线，分析了二维增韧复合材料拉伸损伤演化过程可分为三个阶段，损伤机理主要为宏观基体、界面开裂和纤维束断裂，并且确定第二阶段与第三阶段的转换点在拉伸强度的76%左右[8]。

（3）三维多向排布碳纤维增韧

图4碳纤维的三维排布

如图4这种编织物结构可通过调节纤维束的根数和股数，相临束间的间距，织物的体积密度以及纤维的总体积分数等参数进行设计，以满足最佳要求。在此基础上又发展了三相以上的多相编制纤维增强增韧形式。其结构单元体积、空隙度及其分布均匀度将直接影响三向织物中基体的填充率和填充质量，最终影响复合材料的质量。单元体积和空隙度越小越均匀，复合效率越高，复合质量就越好。

徐永东[9]等制备出了无碳界面层的三维碳纤维增韧碳化硅复合材料，测出其弯曲强度和断裂韧性的最大值分别为520MPa和16.5MPa，并得出密度较低和较高的材料的断裂行为分别为韧性断裂和脆性断裂。他们还用同样的方法制作了Si-MoSi抗氧化涂层的三维碳纤维增韧碳化硅复合材料，展示了其具有良好的抗氧化性和抗热震性能。

3、石墨烯增韧氮化硅陶瓷

石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。所以石墨烯增韧氮化硅陶瓷具有很大的研究意义。

美国MONIKER公司的研究团队发现，矾土在掺入石墨烯后其抗拉强度得到很好的提高，克服了陶瓷材料脆硬的缺陷。该技术工艺简单耗时短，可用于汽车、航空、热管理、电子加工和半导体等诸多工业设备。此外，该工艺还可用于增强其他陶瓷材料，如碳化硅、氮化硅、氧化锆和二氧化钛等的抗拉性能。

石墨烯增韧机制包括桥联机制，裂纹转向机制等Eszter Bódis等人制备了多层石墨烯和氮化硅的复合物，研究了石墨烯加入后对氮化硅陶瓷力学性能的影响。他们发现加入少量的石墨烯就能够很大程度上增强氮化硅陶瓷的强度，加入1%的石墨烯后强度达到了8.0MPam1/2。但是随着石墨烯含量的增加，氮化硅陶瓷强度并没有增加，而是在一定程度上出现了强度下降的情况，继续增加石墨烯含量，氮化硅陶瓷强度仍然是逐渐降低。原因可能是石墨烯和氮化硅粉体混合后会产生一些空隙，当含量增多时，空隙就会增加；另外由于加入的是多层的石墨烯，层间范德华力较弱，所以裂纹遇到石墨烯片时，会在层间扩展，在一定程度上起到增韧作用，但是含量增加就会造成空隙使得强度下降[10]。

图5 石墨烯增韧机制

Lenka Kvetkova´等人用不同的石墨烯片制备了石墨烯/氮化硅复合陶瓷，复合陶瓷的强度明显比氮化硅提高，最高的强度值达到了9.92MPa m1/2。他们认为石墨烯片的增韧机理就是引导微裂纹分叉，拔出桥联等基质。他们将多层和少层石墨烯纳米片和氮化硅复合，发现加入多层石墨烯片的韧性较好。Lenka Kvetkova等人提出了石墨烯增韧氮化硅机制，如图所示，由于氮化硅与石墨烯接触面强度较弱，裂纹扩展到界面时，会沿着界面扩展，而不是沿着原来的路径扩展。另外石墨烯是层状材料，层与层间的范德华力较弱，裂纹延伸到石墨烯表面时，裂纹会导致石墨烯层间分离，沿着石墨烯层间延伸，这样的裂纹扩展方式延长了裂纹的路径，达到增韧的效果[11]。

表1石墨烯增韧氮化硅陶瓷特性

氮化硅含量(wt.%)90 90 90 90 90 添加物

— M-5石墨纳米片 M-25石墨纳米片 石墨烯纳米片 多层石墨烯纳米片

抗压强度(MPa)

15.38 ± 0.48 14.59 ± 0.25 15.05 ± 0.30 14.59 ± 0.43 16.38 ± 0.48

抗拉强度(MPa)

6.89 ± 0.39 7.84 ± 0.43 8.62 ± 0.17 8.89 ± 0.37 9.92 ± 0.38 由表1可知，除了多层石墨烯增韧氮化硅陶瓷的抗压强度比氮化硅陶瓷的高以外，其他的石墨烯(或石墨纳米片)增韧的氮化硅陶瓷的抗压强度都不如氮化硅陶瓷本身高。可能是因为在烧结过程中残留的孔使得陶瓷强度下降。但是添加石墨烯之后，氮化硅陶瓷韧性增加，达到了较好的增韧效果。

四、结语

本文主要论述了几种碳材料增韧氮化硅陶瓷增韧类型和增韧机理，碳纤维增韧一般有三种增韧方式，单向排布增韧，二维排布增韧，三维排布增韧。随着科学的发展，碳质材料种类越来越多，碳纳米管由于有良好的弹性，增韧机理和晶须或者纤维的增韧机理相同，都是拔出侨联机制。石墨烯是最近两年发展起来的碳质材料，具有良好的抗拉伸、良好的延展和导热性等性能由于碳材料良好的特性，再加上价格相对比较低，存在量比较丰富等优点，所以在未来的陶瓷增韧方面有重要的应用前景。参考文献

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篇2：氮化硅陶瓷结课论文总结

陶瓷装饰艺术有多种艺术表现手法，包括胚的装饰、釉的装饰和彩的装饰。现代陶瓷装饰具有多元化的设计概念，不论从制陶所用的土质还是造型和装饰元素来说，都加入了深刻的文化内涵，注重陶瓷的艺术感。

这两周课堂里面我们主要通过作品练习，深入了解陶瓷装饰刻画的技巧，制作出富有艺术气息的陶瓷装饰作品。陶瓷作为实用品，需要生活化、大众化，带有世俗性，但对于纯粹的陶瓷艺术品来说，则是有独特性。陶瓷在审美意识上是多元化的、丰富多彩的。陶瓷艺术独特的语言形态，丰富的表现力形成了它独特的审美价值。我们就开始练习实践操作。买了一些陶盘，画草图后在上面进行刻画。在不熟练的情况下常常会发生很多的意外问题，例如边缘崩缺，刮的面凹凸不平，可以锻炼我们修整平复心境，很多细节的处理需要细心。后期就是我们对陶瓷的刻画有了基本的认识，开始自己设计，装饰手法的种类也很多。

我们通过对于绘画材料的把我也在课上逐渐深入，如一开始我们没有办法把我颜料对于油需求量的多少，对在瓷盘上绘画线条的掌控等等，经过两周的训练，我们的手法和技巧也越发纯熟。这两周的课让我获益良多，虽然课程只有两周，作业也只有一件，但看到自己亲手在瓷盘上绘出图案，也不免感到欣慰。

最后一周，我们亲自去了学校的窑子里让师傅把自己的作品烧制出来，看到自己亲手绘画的瓷盘被烧制成成品，也是对于自己有很大的鼓舞。此次的课程让我对瓷板画产生了浓厚的兴趣，希望下次还有机会能够接触到瓷板画的绘画与制作，以后也会对于瓷板画进行多方面的尝试。

万通

篇3：氮化硅陶瓷结课论文总结

氮化硅(Si3N4)陶瓷球以其高硬度、高弹性模量、低密度、低摩擦因数、耐磨、化学性能和热学性能稳定等性能,被认为是高速、高精度轴承的理想滚动体[1]。传统的Si3N4陶瓷球抛光主要采用金刚石磨料等硬质磨料,在较大加工载荷下,依靠磨粒的刻划和滚压等机械作用实现材料去除,容易在陶瓷球表面造成如划痕和微裂纹等表面损伤。这些裂纹在载荷作用下很容易扩展导致Si3N4陶瓷球表面破裂,使轴承失效[2,3]。为获得光滑无损伤的表面,有学者将化学机械抛光(chemo-mechanical polishing,CMP)引入了Si3N4陶瓷球的抛光加工[4,5],利用材料与磨料及加工介质之间(水或空气)的化学和机械效应实现材料的去除。研究[6,7]发现:用Fe2O3、Cr2O3、ZrO2、CeO2等磨料抛光Si3N4陶瓷球能获得非常光滑的少/无损伤表面(Ra=4nm)。Bhagavatula等[8]研究了Cr2O3磨料抛光Si3N4陶瓷球过程中材料的去除机理。Jiang等[6,9]利用热力学分析了抛光过程中的化学反应。

本文采用四种不同磨料对Si3N4陶瓷球进行了抛光,对抛光后的Si3N4陶瓷球表面进行了粗糙度检测,结合SEM照片分析了不同的材料去除形式。采用X射线衍射技术(XRD)检测了抛光后球面的物质,确定反应产物,结合热力学讨论了Si3N4陶瓷球化学机械抛光中的化学反应,分析了采用CeO2磨料对Si3N4陶瓷球进行化学机械抛光的机理。

1 Si3N4陶瓷球化学机械抛光原理

图1为化学机械抛光磨粒与工件接触示意图,工件材料(Si3N4)与软质磨料(如CeO2、ZrO2、Fe2O3等)在接触点上,在瞬时高温高压的作用下发生化学反应(固相反应),生成比工件材料软、更容易去除的新物质,反应产物以0.1nm级的微小单位,由工件与后续磨料及抛光盘之间的机械摩擦作用去除,从而获得极为光滑的表面。抛光过程中,材料的去除并非依靠磨粒对工件材料的刻划和滚压等机械作用,因此,在抛光过程中可以使用比工件硬度低的磨料。由于抛光过程中采用的是软质磨料,磨料硬度要比工件材料的硬度低得多,材料并非以传统加工方式下的脆性裂纹形式去除,因此,磨料对基体材料基本上不会产生机械损伤,而且能消除机械抛光过程中的缺陷,获得良好的表面质量。

2 Si3N4陶瓷球化学机械抛光实验

2.1 实验条件

图2所示为本研究中采用的Si3N4陶瓷球抛光设备及其机构示意图,陶瓷球坯放置在V形槽中,球坯与研磨盘呈三点接触状态,加工载荷通过上研磨盘施加在球坯上。抛光过程中,随着上研磨盘的转动,球坯在绕着V形槽公转的同时进行自转,通过球坯、研磨盘以及磨料的相互作用进行材料去除,实现球坯表面的抛光。表1所示为Si3N4陶瓷球的抛光实验条件。被抛光的Si3N4陶瓷球直径为5mm,其力学性能如表2所示。为比较化学机械抛光的效果,采用了CeO2、B4C、Al2O3和Cr2O3四种不同的磨料配制成水基抛光液。抛光液循环使用,每组实验抛光4h。

2.2 实验结果

每组抛光实验后抽测9个陶瓷球的表面粗糙度,取平均值。表面粗糙度由Pethometer S2型表面粗糙度仪测量。分别检测B4C、Al2O3、CeO2、Cr2O3四种磨料抛光Si3N4陶瓷球后的表面粗糙度值。由实验结果可知,采用CeO2磨料抛光Si3N4陶瓷球的效果最好,可以获得Ra=4nm的超光滑工件表面;Cr2O3的抛光效果次之,Ra=12nm;Al2O3磨料抛光Si3N4陶瓷球的效果最差,Ra=46nm。图3为CeO2磨料抛光后的Si3N4陶瓷球照片,图4为测得的陶瓷球的表面粗糙度轮廓(Ra=4nm)。

2.3 实验结果讨论

实验中采用的四种磨料中,B4C磨料的结构最稳定,不会与Si3N4发生化学作用,其硬度(HV)要比Si3N4陶瓷球的高,能够通过机械作用实现微量材料去除,达到减小表面粗糙度的目的。图5是B4C抛光后的Si3N4陶瓷球表面SEM照片,由照片可见,陶瓷球表面有较多的裂纹和凹坑,因此其表面粗糙度值较大。由此也可以判断,B4C磨料抛光Si3N4陶瓷球时,球面材料主要是通过脆性断裂的形式去除,会对球面造成较大的损伤,不利于获得良好的表面质量。

Al2O3磨料同样不会与Si3N4发生化学作用,但其硬度要稍低于Si3N4陶瓷,因此在抛光过程中,Al2O3磨料依靠机械作用对Si3N4陶瓷球的材料去除量很低,因此在抛光实验中,其表面粗糙度的变化很小,抛光效果差。

Cr2O3磨料在抛光过程中与Si3N4发生化学作用,实现对Si3N4的化学机械抛光,获得较好的表面粗糙度,但由于Cr2O3磨料的硬度与Si3N4接近,Cr2O3磨料在与Si3N4发生化学机械作用的同时,磨料的机械刻划作用会在一定程度上破坏由化学机械作用形成的光滑表面,因此其抛光后的表面粗糙度没能进一步提高。

实验研究表明,在Si3N4陶瓷球的化学机械抛光中,CeO2磨料最为有效,CeO2的硬度比Si3N4陶瓷球低得多,在瞬时高温高压的作用下与Si3N4陶瓷发生化学机械反应,在工件表面生成SiO2软质层,SiO2软质层可以通过磨料的机械摩擦作用去除,从而获得较小的表面粗糙度值,并能消除机械抛光过程造成的裂纹等表面缺陷。CeO2起到两个主要作用:①它与材料直接发生化学反应,使工件表面产生了SiO2层;②CeO2的硬度(莫氏硬度为6)接近于SiO2材料的硬度(莫氏硬度为6.5),而比Si3N4陶瓷小得多(约为1/3)。因此,Si3N4基体材料基本上不会受到CeO2所造成的机械损伤。图6是CeO2抛光后的Si3N4陶瓷球表面SEM照片。在此照片上几乎没有发现裂纹,表面光滑,由此可以判断Si3N4陶瓷球表面材料不是通过脆性断裂的方式去除的。利用CeO2和Si3N4的化学机械作用可以显著降低抛光过程中产生的机械损伤,可以获得少/无损伤的光滑表面。

由以上的实验结果可见,作为化学机械抛光的磨料必须具备两个必要的前提条件:①磨料与工件材料能够在特定的加工环境中发生化学机械作用;②磨料的硬度不应高于工件材料的硬度。

3 Si3N4陶瓷球化学机械抛光过程

3.1 磨料与工件之间的化学机械作用

化学机械抛光过程中,工件材料与研具之间所施加的机械能大部分将转化成热能,在接触区域形成一个高温、高压的局部环境,这将触发磨料与工件之间的固相反应,导致物质的转变。虽然接触面上所施加的压力可能很小,但由于磨料与工件材料的实际接触面很小,接触点上的压力足以触发界面反应。有学者利用热力学原理,对各种磨料与Si3N4材料之间形成的化学反应进行了理论分析[9],认为在水基抛光液中,Si3N4陶瓷与CeO2磨料可能会发生以下的化学反应:

这里有两种类型的化学反应:氧化—还原反应和置换反应(即硅酸盐等物质中阳离子与阴离子的置换)。Si3N4:Si→SiO2或SiO${}_4^{2-}$,而N→N3-、N2(g)或NH3(g)。SiO2是Si3N4材料表面存留的主要反应产物。CeO2在较高的温度下是不稳定的,会转变成Ce2O3、CeO1.72以及CeO1.83。

热力学分析发现[9],在较低的温度下(<200℃),CeO2将转变为CeO1.72,当温度升高时,将转变为CeO1.83,温度继续升高(>400℃),生成物中的CeO1.72和CeO1.83含量将减少,随着温度的进一步升高(>1000℃),生成物中将会形成更为稳定的Ce2O3。Hou等[10]对氮化硅陶瓷球抛光过程中球坯与CeO2磨料接触区域产生的瞬时接触温度进行了研究,其研究得到的温度分布如图7所示(抛光压力为1.25N/球,抛光速度为4m/s)。表3所示为相应瞬时温度的作用时间。由此可见,在抛光条件下球坯与磨料接触区域产生的瞬时温度和作用时间足以触发氧化、水解和置换反应的产生。

为验证以上化学反应过程,本研究对抛光后的陶瓷球(不清洗)表面物质进行了X射线衍射分析。以确认用CeO2磨料对Si3N4陶瓷球进行化学机械抛光后的产物。X射线衍射分析在Thermo ARLX’TRA射线衍射仪上进行,测试条件为:Cu靶,管电流40mA,管电压45kV,扫描方式为连续扫描,扫描范围为20°～80°,扫描速率为5°/s,步进为0.04°。图8为CeO2磨料抛光Si3N4陶瓷球后球面物质的XRD图。从图8中可知,Si3N4陶瓷球抛光加工后表面物质中含有Si3N4、SiO2、CeOx物相。检测到Si3N4物相是工件的基体材料,SiO2物相是CeO2磨料与Si3N4陶瓷化学机械抛光后的主要固相生成物。检测到的CeOx物相结构与标准的CeO2有较大的差异,是CeO2、Ce2O3、CeO1.72以及CeO1.83的混合物。以上的检测结果与热力学分析的化学反应结果是基本一致的,表明在水基环境中CeO2磨料与Si3N4陶瓷球能在一定压力和速度条件下发生化学机械作用,从而实现Si3N4陶瓷球的抛光。

3.2 抛光环境的影响

抛光环境是特定工件材料的化学机械抛光的重要组成部分。Si3N4的化学机械抛光在水中特别有效。水不但促进了化学机械抛光的进行,而且直接参与了与Si3N4工件材料的化学反应,增强了化学机械抛光的作用。根据文献[9]的分析,Si3N4能够与水发生水解反应生成SiO2和NH3。而在较高的温度下(>200°C),NH3就有可能分解成N2(g)和H2(g):

在高温的作用下,通过打断Si-O键,水分子将与Si原子形成Si-OH,即Si-O键发生水解反应形成Si(OH)4,这种物质的水溶性很强,可以通过抛光液的流动从加工反应区域去除。

化学机械抛光很少能够在油基环境中进行,其主要原因是油基抛光液的导电率和溶解性几乎为零。磨料与工件之间的油膜阻止了它们之间化学反应的进行,即使有也非常微弱。采用CeO2水基抛光液、CeO2油基抛光液(煤油)对Si3N4陶瓷球进行抛光,抛光条件同表1。抛光4h后,用精密天平测量抛光后陶瓷球的质量去除量,计算单个陶瓷球的材料去除率,实验结果表明,CeO2油基抛光液比CeO2水基抛光液的效率低得多。这是由于CeO2磨料的硬度要比Si3N4陶瓷球的硬度低得多,很难利用其机械作用实现材料去除。而且在油基抛光液中,CeO2磨料与Si3N4陶瓷基本上不会发生化学作用,因此导致了CeO2油基抛光液抛光Si3N4陶瓷球极低的材料去除率。

4 结论

本文对Si3N4陶瓷球的化学机械抛光机理进行了研究和分析,利用不同磨料和抛光液(水基和油基抛光液)对Si3N4陶瓷球进行了抛光实验,对抛光后的陶瓷球进行了表面粗糙度的检测,利用SEM观测了陶瓷球表面的形貌,并利用XRD技术分析了CeO2磨料抛光Si3N4陶瓷球后的反应生成物。研究结果表明:

(1)利用CeO2磨料的水基抛光液对Si3N4陶瓷球进行化学机械抛光,可获得表面粗糙度值极小的光滑表面,在本研究条件下,抛光后的陶瓷球表面Ra为4nm。

(2)为获得良好的表面质量,作为化学机械抛光的磨料必须具备两个必要的前提条件:①磨料与工件材料能够在特定的加工环境中发生化学机械作用;②磨料的硬度不应高于工件材料的硬度。CeO2磨料是一种抛光Si3N4陶瓷球非常有效的磨料。

(3)通过XRD技术对CeO2磨料抛光后的Si3N4陶瓷球表面物质进行检测,表明SiO2是Si3N4陶瓷化学机械抛光中主要的固体生成物,这与其他学者利用热力学原理进行的理论分析是一致的。CeO2的硬度与SiO2的硬度相近,又远低于Si3N4的硬度,因此用CeO2抛光后的Si3N4陶瓷球可以获得良好的表面粗糙度,又不会对Si3N4陶瓷球本身造成机械损伤。

(4)抛光液中的水不但促进了化学机械抛光的进行,而且直接参与了与Si3N4工件材料的化学反应,增强了化学机械抛光的作用。在油基抛光液中,磨料与工件之间的油膜阻止了它们之间化学反应的进行。

摘要：为探究氮化硅陶瓷球化学机械抛光过程及磨料与工件材料的相互作用规律,选用四种不同的磨料对氮化硅陶瓷球进行了抛光实验。通过对抛光后表面粗糙度的检测,讨论了不同种类磨料对工件表面粗糙度的影响。利用SEM观测工件表面形貌,探讨了不同磨料对工件的材料去除方式。采用X射线衍射技术分析了水基CeO2磨料抛光氮化硅陶瓷球后工件表面的化学反应生成物,对化学机械抛光的热力学分析进行了验证,分析了其化学机械作用过程。结果表明,CeO2是抛光氮化硅陶瓷球非常有效的一种磨料,利用水基CeO2抛光液对氮化硅陶瓷球进行化学机械抛光,获得了表面粗糙度Ra为4nm的光滑表面。

关键词：氮化硅陶瓷球,化学机械抛光,固相反应,X射线衍射

参考文献

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篇4：氮化硅陶瓷结课论文总结

【关键词】碳化硅陶瓷；陶瓷材料；陶瓷烧结；烧结法

0.引言

由于碳化硅陶瓷具有超硬性能，又具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点，可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料，广泛应用于机械制造加工行业。它还可以应用在军事方面，例如将碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，这种技术已应用于火箭技术中。同时在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用，碳化硅密度居中，硬度和弹性模量较高，还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。由于碳化硅产品具有操作简单方便，使用寿命长，使用范围广等优点，使碳化硅产品的市场发展前景广阔，因此受到很多国家的重视，一直是材料学界研究的重点，如何制得高致密度的碳化硅陶瓷也是研究者一直关心的课题。目前制备碳化硅陶瓷的方法主要有以下几种方法，由于制备方法的不同，碳化硅陶瓷材料的性能与制备工艺的不同有一定的相关性，本文对碳化硅陶瓷的制备方法及其应用进行了介绍。

1.反应烧结法制备陶瓷与应用

反应烧结法也可称为活化烧结或强化烧结法。需要指出活化烧结和强化烧结的机理有所不同。活化烧结的过程是指可以降低烧结活化能，使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行，并且使得烧结体性能得到提高的烧结方法。而强化烧结的过程泛指能增加烧结速率，或强化烧结体性能（通过合金化或者抑制晶粒长大）的所有烧结过程。可见它们的制备机理是存在差异的。反应烧结强调反应，这是一种化学过程，也就是有一种物质变成另外一种物质，例如，在制备碳化硅的过程中，就会在确定的温度下发生Si+C→SiC 的化学反应。这种反应过程就是将碳化硅粉料和碳颗粒制成多孔坯体，然后将多孔坯体干燥后利用马弗炉加热至1450～1470℃，在这样的条件下就可以使，熔融的硅渗入坯体内部与碳反应生成碳化硅。这一机理的探讨源于上世纪七十年代，当时由于世界范围内的石油危机，能源问题对世界各国的经济发展带来巨大的挑战，为了提高内燃发动机的效率，科学家们开始考虑使用高温陶瓷材料替代内燃机的金属部件，这样就可以提高效率。在1973年，英国人KennedyP和ShennanJV等开始了反应烧结制备碳化硅的深入研究[1]，1978年，英国剑桥大学的SawyerGR等人采用扫描电镜、透射电镜、光学显微镜和 X 射线衍射等手段对反应烧结碳化硅的微观结构进行了一系列的定量表征[2]，从碳化硅的制备机理给与了探讨；1990年，日本的LimCB等人研究了反应烧结碳化硅中强度、气孔率与微观结构的关系，随着研究的进一步深入，反应烧结碳化硅产品开始逐步走向商业化。

2.无压烧结法制备陶瓷与应用

无压烧结法是在常压条件，也就是在一个标准大气压的惰性气体气氛中进行烧结。这种烧结可以把粉状物料转变为致密体，这是一个传统的工艺过程。人类很早就开始利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。我国古代就可以制备精美的工艺瑰宝，流传至今。

一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。给人类美的享受。它的烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布。无机材料的性能不仅与材料组成（化学组成与矿物组成）有关，还与材料的显微结构有密切的关系。但这种烧结方法只停留在观赏。在1956年，美国的AlliegroRA等人发现，加入某一物质可以使热压烧结碳化硅中发生促进烧结的作用，此后，实验证实，许多物质如：Al、Fe、Cr、Ca、Ni、Al+Fe、Zr和Mn等能够促进碳化硅的烧结过程。1975年，Prochazka S 等人在碳化硅坯体中加入不同的两种物质，通过无压固相烧结成功制备出碳化硅陶瓷。ProchazkaS等人的实验采用的是高纯的亚微米级β-SiC粉体，并在其中加入少量不同的两种物质，他们的研究结果对无压烧结法的机理带来了重要的影响因素，实验证明碳化硅的坯体通过固相烧结致密化，β-SiC在烧结过程中产生相变并发生晶粒长大，这种晶粒的大小与陶瓷的强度有关。由于碳化硅是高熔点的强共价键材料，这项研究结果报道后引起了许多研究者大量的关注，并且对碳化硅烧结过程的研究论文得到大量的引用。在 ProchazkaS的研究成果发表后不久，人们就发现 加入不同的两种物质对β-SiC的烧结促进作用同样适用于α-SiC。因此，使大部分碳化硅陶瓷产品得到大量应用。

3.液相烧结法制备陶瓷与应用

液相烧结法最早应用在7000年前，那就是古人用粘土烧制砖块。开发液相烧结技术是由爱迪生发明的电灯丝所驱动。碳化硅的液相烧结开始于1975年，LangeFF首次在碳化硅的热压烧结过程中加入了部分氧化铝以促进碳化硅坯体的致密化。当今的利用高新技术广泛采用液相烧结技术制造陶瓷，压电陶瓷，铁氧体和高温结构陶瓷。Al2O3在高温下与SiC粉料颗粒表面的SiO2反应形成液相，成为碳化硅颗粒之间的晶间相，通过液相传质过程使坯体致密化。

与添加不同的两种物质的碳化硅固相烧结不同的是，利用液相烧结过程中需要烧结助剂较少，这种添加剂的添加量通常只有百分之几，尽管用量较少，但在烧结完成后的晶间相中仍然会残留较多的氧化物。因此，液相烧结碳化硅的断裂方式通常是沿晶断裂，具有较高的强度和断裂韧性。ShinozakiSS和SuzukiK等人通过加入质量分数不低于3%的Al2O3，分别采用无压烧结和无压烧结与热等静压相结合的办法，系统地研究了它们的组织和力学性能。通过一系列不同的烧结制度，研究了晶粒生长、密度、强度和韦伯模数（强度分布的模数）的变化情况，并指出了晶粒的纵横比与断裂韧性之间的关系，实现了碳化硅陶瓷微观组织的原位控制技术。

4.结语

碳化硅材料因其优良的性能而得到越来越广泛的应用，不同制备工艺制得的产品性能有一定的差别。反应烧结法具有烧结温度低的优点，但烧结过程中会在坯体中留有部分残余硅，使材料的服役温度下降。液相烧结可以制备出不含残余硅的碳化硅陶瓷，但由于碳化硅的强共价键性，必须在坯体中加入氧化铝等作为烧结助剂形成液相才能使碳化硅坯体致密化。热压烧结、热等静压烧结和火花等离子体烧结碳化硅性能较高，其密度和强度通常要高于无压烧结，但在烧结过程也都需要加入B、C等作为添加剂促进坯体的烧结致密化且生产成本高，不适于制备异型件。可以实现工业化生产，满足工业和工程应用领域对相关材料日益苛刻的性能要求。

【参考文献】

[1]周平，王泌宝，李晓丽，等.碳化硅致密陶瓷材料研究进展[J].中国陶瓷，2012，（4）.

篇5：氮化硅陶瓷结课论文总结

学号：20091002228 班级：011093 学院：地球科学学院

日期：2011.5.3

《中国陶瓷艺术欣赏与制作》结课报告

Ⅰ.对课程的总体感受与体会

这个学期我选了沈毅老师的通选课---《中国陶瓷艺术欣赏与制作》，在上这个课程之前我对陶瓷艺术的接触和了解几乎可以说是寥寥无几。沈老师讲课授课当中那幽默风趣的言辞、随和的语言以及和蔼平易近人的性格，使得无论是欣赏课还是制作课都显得那么的生动与形象，也让我对这课程产生了浓厚的兴趣，也更让我认真仔细的去听课。虽然只有仅仅几周的学习时间，但是我对陶瓷艺术还是有了一些了解。虽然课程结束了，课程的学习时间是有限的，但是对陶瓷艺术的兴趣是无限的，对陶瓷艺术的感情是深厚的。

Ⅱ．对陶瓷艺术的初步认识

有一个英文单词是china，我们大家都知道它是“中国”的意思，其实它还有另外一个意思，也许有好多人都不太清楚，那就是“陶瓷”的意思。在久远的历史上，许多其他国家的人也许不知道中国，更不了解中国，更甚者从未听说过中国，但是他们却知道陶瓷，了解陶瓷艺术……这个正说明了中国陶瓷艺术的闻名遐迩，也印证了中华民族的智慧与勤劳。

中国是一个具有五千多年悠久历史的闻名古国，在历史上中国的科学技术可以说在世界上是独领风骚的，远远超过了其他国家，最引人注目的当属中国的四大发明了：指南针、造纸术、火药、活字印刷术，这是中国古代对世界具有很大影响的四种发明，同样对中国古代的政治、经济、文化的发展产生了巨大的推动作用，且这些发明经由各种途径传至西方，对世界文明发展史也产生了很大的影响。中国最为骄傲与自豪的成就了，也是中国人民辛勤的汗水与智慧的结晶。然而，还有一种艺术的成就绝不亚于四大发明，那就是中国陶瓷艺术，它就是一个世界未解之谜，至今还有许多未被世人解码。你想了解这是一个怎样的谜吗？你想通过自己的努力解开这个几千年以来都未被破解的谜吗？那好，跟我来吧，让我们在中国陶瓷艺术的长河里遨游，尽情享受中国陶瓷艺术巨大的魅力与深邃，我相信你一定会陶醉在这条长河中，流连忘返……

Ⅲ．中国陶瓷艺术欣赏与制作

一.中国陶瓷艺术的欣赏

为了能够与这种高雅的艺术相称，让我们先听一首优雅的音乐，渲染一种艺术的气息，烘托一种雅致的气氛。

素胚勾勒出青花笔锋浓转淡

瓶身描绘的牡丹一如你初妆

冉冉檀香透过窗心事我了然

宣纸上 走笔至此搁一半

釉色渲染仕女图韵味被私藏

而你嫣然的一笑如含苞待放

你的美一缕飘散 去到我去不了的地方

天青色等烟雨 而我在等你

炊烟袅袅升起 隔江千万里

在瓶底书汉隶仿前朝的飘逸

就当我 为遇见你伏笔

天青色等烟雨 而我在等你

月色被打捞起 晕开了结局

如传世的青花瓷自顾自美丽 你眼带笑意

色白花青的锦鲤跃然於碗底

临摹宋体落款时却惦记著你

你隐藏在窑烧里千年的秘密

极细腻 犹如绣花针落地

帘外芭蕉惹骤雨 门环惹铜绿

而我路过那江南小镇惹了你

在泼墨山水画里 你从墨色深处被隐去

天青色等烟雨 而我在等你

炊烟袅袅升起 隔江千万里

在瓶底书汉隶仿前朝的飘逸

就当我 为遇见你伏笔

天青色等烟雨 而我在等你

月色被打捞起 晕开了结局

如传世的青花瓷自顾自美丽 你眼带笑意

我想大家都十分熟悉这首歌吧，就是周杰伦的《青花瓷》，我们并不是单纯的为了听这首歌而听这首歌的，因为这首歌里面有我们要欣赏的对象---陶瓷，即青花瓷，然而对于我们喜欢而又熟悉的歌，时而哼着唱着的曲子，歌词里唱的青花瓷到底是不是符合事实与逻辑呢？答案不必急于揭晓，在此我们先埋下一个伏笔……

下面我从几个方面介绍一下中国陶瓷艺术，让我们对其有更多的了解。

（一）总论

这一部分主要是概括介绍中国陶瓷艺术的发展历史与特点。1.中国陶瓷艺术的发展历史

①在距今8000-9000年前是中国绚丽多彩的新时期时代，当时彩陶是很罕见的，然而却出现了彩陶。

在如此高的温度下，彩绘是怎样上去的，就算是现在的科学技术都无法达到，当时落后的时代是怎样拥有如此高超的彩绘艺术，至今仍为后人所知，称为一个千古谜团。在彩陶中，红色是氧化铁Fe2O3所体现出来的颜色，可是以当时的技术是无法提取土壤中的氧化铁的，这又给我们留下了一个谜，至今仍未解开。

再者，彩陶中的黑色是氧化锰的颜色，MnO本身呈紫色，浓度越高，颜色越深，以至于达到黑色。据调查可知，当时的土壤中几乎不含锰元素，并且提取锰元素的技术是在新中国建立之后才成熟的，可是当时的古人是怎样做到的呢？这再一次给我们留下了千古之谜…… ②夏、商、周的辉煌---彩釉

“釉”的出现，是中国陶瓷艺术史上第一次飞跃。

一般我们把“陶瓷”这个词一分为二，分为陶和瓷。比如说陶器有花盆、水缸、药罐、砂锅等等，其特点是粗糙、渗水；瓷器有花瓶、盘子、碗等等，它的特点是光滑。③三国两晋南北朝时期，江南春旱，越窑青瓷。④隋唐五代，南青北白和天马行空。

在南方，越往南土壤中的铁含量越多，烧制出来呈青色；在北方，越往北土壤中的铁含量越少，钛含量越多，烧制出来呈白色。⑤繁音汇奏，扑朔迷离的宋五大名窑---“瓷” “瓷”的出现，是中国陶瓷艺术史上第二次飞跃。⑥元明，一枝独秀景德镇；清墨再染---青花 ⑦明清幽古镇宜兴，“宫中艳说大彬壶，海外竟求鸣远碟”---紫砂 ⑧清万千宠爱集于一身的景德镇，半透明釉发展为本透明胎，这是中国陶瓷艺术史上的第三次飞跃。

2.中国陶瓷艺术的特点

①风格大多写意，含蓄隽永。

②审美情趣往往反映上层建筑的喜好。③是有欣赏者、收藏者却没有作者的艺术。

④与时代政治经济面貌和社会风尚联系紧密，历新朝而层出不穷。⑤因技而得道，因艺而得传，技艺融合，相得益彰。

（二）分论

这一部分将分着详细介绍中国陶瓷艺术各个时期的发展与特点。

㈠新石器时代的彩陶

1.原始彩陶的起源 ① 剩余食品的出现和对饮食质量的提高。② 原始村落的出现。

原始村落的出现使得人们有了固定的居住，由于陶瓷易碎，不利于游牧生活。③ 人们在长期实践中对泥土和火的熟练认知。2.原始彩陶胚体的制作

原始彩陶胚体的制作过程是十分复杂的，包括许多环节，比如说胚体成型、慢轮修整等等。

3.原始彩陶的彩绘和烧制 4.原始彩陶的艺术特点 ① 开创了大量的有特点的形制。② 质朴单纯 ③ 以彩绘为装饰

5.原始彩陶所反映的精神因素

风格纤细，委婉而感情丰富。

原因：①先人观念逐步复杂和细腻，野蛮与本能的成分不断减少。

②彩绘逐步激发先人自身意识的抽象潜能。③当时社会分工所致。

6下面介绍几种文化 ⑴.仰韶文化

特点：①常用三角、宽带、波折、网格等几何纹表示人物或动物纹。②风格从写实逐渐发展为抽象。

例如：彩陶人面鱼纹盆，鱼纹彩陶钵，彩陶黑彩三角纹钵，黑陶兽面纹壶，人头形器口彩陶瓶，鹤、鱼、石斧圆形陶缸（此为绝品）等等。⑵马家窑文化

特点:图案常有平行、弧曲、交叉、同心圆。⑶大汶口文化

特点：①描绘精细，构图严谨。

②色彩对比强烈。

㈡中国大陆陶瓷之乡---江西景德镇

当谈到中国的陶瓷时，要分为大陆和台湾两个方面来说。中国大陆的陶瓷之乡当属江西的景德镇了，而台湾的陶都则是莺歌。

《人鬼情未了》

㈢秦汉的陶俑

1.俑的称谓

俑是指使用木制或陶制的人或物的雕塑作品，以替代人和实物的殉葬品。2.俑的出现原因

①“事死如事生”的殉葬制度。

②由于战乱，社会有效人口迅速降低。3.秦兵马俑的发现

特点：①高度写实，对人物面部特征的刻划尤为重视。

②巨大广博，细致精细。

③规模宏伟，阵容严整，形体伟岸，数量巨大。④造型有一定类型化。

原因：①重在表现整体的强大气势，讲究整齐划一，个性服从于统一的整体。

②秦兵马俑更多要表现的是气势磅礴的艺术造型和布局。③体现的是帝国一统天下的强大声威和秦人崇尚高大。

4.汉俑

⑴汉俑形成背景

汉代秦而立，立国四百年有余，并承秦制，大一统的封建王朝日益巩固，政治稳定，经济繁荣。

⑵汉俑特点

①体量小，数量大，分布广。

②取大势，去繁缛，强调整体，注重概括，循求精神内质体现。

⑶ 人物俑

人物俑可分为西汉人物俑和东汉人物俑，下面分着介绍。①西汉人物俑

一般身材都显得高大,颇有追求“硕人其欣”的古风；动态一般较小，神情较为朴实，俑的反映面部宽。

原因：西汉政权有秦遗风，地方色彩弱，一致性强。②东汉人物俑

a.一般只注重外形表现，不重细部轮廓的雕琢。b.一般身材较小，动态丰富。

c.对具有表现心理内容的姿态的塑造以及对作为内心世界集中体现的人物面部表情的刻画，尤其是对于喜悦表情的表现极为出色。d.俑的表现面很宽。

㈣唐三彩

1.什么是唐三彩？

唐三彩使用白色粘土做胎，坯体先用1000ºC左右的温度素烧坚固，然后上釉，以900ºC烧成。釉中含有铜、锰、钴等多种矿物着色剂，辅助铅助熔。烧成过程中，釉汁熔融流动，相互浸润形成绿、蓝、白、赭、黄等斑斓的色彩。而以黄、绿、白三色为多见，故称唐三彩。

说明：唐三彩是为死人而制作的，是人死后用的，并非只有三种颜色，通常是有三种，名字“唐三彩”由清朝人起的。而且，唐三彩也是至今尚未解开的一个谜。2.唐三彩盛行的原因

①唐代政局相对稳定，商品经济空前发达，文化艺术昌盛。

②唐代生活日见奢华并自下而上形成了等级森严的典章制度和厚葬之风。③唐人率真随性，崇文尚武，不喜拘束。3.唐三彩的艺术特点

①釉色绚丽奇幻，饱满而且生动。

②形体比例协调，骨肉亭匀，雄浑大气。③性格特征或动态特点刻画准确。④意气风发，个性飞扬。

⑤敢于吸收外域文化而显示出浓郁的异国情调。

4.塑像的分类

①人体塑像

唐三彩人物俑主要包括男俑和女俑，唐人的品度重在文武兼资，故而文官俑和武官俑是男俑的重要组成部分。例如，三彩天王俑（镇墓俑）等等。

唐三彩的女俑较之男俑，形象种类相对较少，但由于形象特征明显，神情端庄，色彩艳美，特别是所呈现出的“态浓意远淑且真，肌理细腻骨肉匀”的风采，具有极为浓郁的唐朝时代气息。例如，仪仗俑、骑马俑、女俑、三彩女文俑、三彩侍女腾空马、三彩童执荷叶注等等。

②动物塑像

唐三彩中的动物塑像也是丰富多彩的，其中马和骆驼最为引人注目。这一方面反映的唐人的喜好，同时唐代对外交流广泛，在著名的丝绸之路上，马和骆驼作为这条古道上的主要交工具。

动物塑像例如有：三彩镇墓兽，三彩陶马，三彩仰头马，三彩骆驼载乐俑，三彩载人骆驼，三彩驮骡俑，三彩双鱼瓶，三彩紫鸳鸯酒卮，三彩狮子等等。

③生活用具

例如：三彩盘，三彩三足盘，三彩莲叶云雁纹三足盘，三彩塔式罐（用于盛装粮食），三彩贴花炉，三彩舞人扁壶等等。

④模型

唐三彩中的模型制品主要是服务于厚葬，所见马车、钱柜、仓库、假山等制品，均为当时比较盛行的。

例如：三彩仓，三彩贴花小柜等等。

㈤四大名窑---汝、哥、官、钧

1.官窑制度的出现

①官窑制度是中国古代陶瓷发展史上的特殊现象，帝王凭籍官窑，无偿占有优质的制瓷艺术品。②起自唐代的越州贡窑，中经五代吴越时“设官监窑”，到两宋时官窑制度基本确立。2.宋代官窑瓷器的主要特点

①大量生产仿古铜、玉的器物，造型古朴雅致。②大多在于平淡含蓄，一色纯净。③追求釉色的清醇、静谧和柔润。3.宋代官窑瓷器特点形成的主要原因

①两宋大兴文治，经济文化空前繁荣，但武备松弛。②统治阶级和文人逃避现实而产生的带有田园、花间熏陶的艺术情趣，强调平淡自然之美。

③其思想领域的基础程朱理学提倡追求平易质朴的风尚和禅宗深奥神秘的哲理。④在艺术上，4.下面分别介绍四大名窑各自的特点

a.汝窑青瓷的色泽美

①两宋时期，南青北白的局面被打破，官窑瓷器大多烧制青瓷的原因

一是浅青色符合宋代平易而隽永，淡泊而含蓄的审美观；二是统治者的个人喜好 ②汝窑名称的由来

汝窑的窑址在宝丰县，汝窑在我国宋代被列为四大名窑（汝、哥、官、钧）之首，当时被钦定为宫廷御用窑。产于河南临汝，隋炀帝大业初年（即公元605 年)置临汝为汝州，“汝窑”因此而得名。③汝窑的艺术特点

胎质细洁，胎色灰中略带黄色。例如：汝窑三足洗，汝窑三釉盘，汝窑三足尊，汝窑玉壶春瓶等等。

b.哥窑瓷器的纹理美 ①哥窑名称的由来

明嘉靖五年《七修类稿续编》中：“南宋时有章生

一、生二弟兄各主一窑，生一所陶者为哥窑，以兄故也……哥窑多断纹，号曰百圾碎。” ②哥窑的艺术特点

一是，胎色有深灰、浅灰、黑灰和土黄等；二是，釉面周身冰裂、变化万千，俗称“开片”，别具古朴天然之趣。

例如：哥窑鱼耳炉•宋，哥窑弦纹瓶•宋，哥窑双耳三足灯••宋，哥窑双耳三足鼎•宋等等。c.官窑胎釉的对比美 官窑名称的由来：官窑是指北宋和南宋在京城汴京和临安由宫廷设窑烧制的青瓷，故又有“旧官”和“新官”之分。

d.钧窑瓷器的色彩美 ①钧窑名称的由来

钧窑的产地在河南省的禹县，禹县于北宋时名为阳瞿县，金大定二十四年更名为钧州，窑以州名，钧窑之名由此而得。②钧窑的艺术特点

一是，胎色灰白，底刷酱釉，“蚯蚓走泥纹”；釉色以天青为基色，与玫瑰……

二是，综观钧瓷，器型各类虽多，但基本体型多属圆形。圆形器物具有易制作，易烧制，美观大方，使用方便等特点。其器物形体，主要是对曲线的灵活运用，器物曲线弧度的长短、宽窄、高低、伸缩的变化，直接影响作品形体的实感和窑变艺术的发挥。

㈥景德镇 1．景德镇镇名的由来

景德镇位于昌河之南，原名昌南镇，后在北宋景德年间由于瓷器质量上乘，皇室以年号赐予镇名，故改称景德镇。2．景德镇瓷器的艺术成就

①“白如玉，明如镜，薄如纸，声如馨” ②开创以釉下彩绘为主的装饰技法。③造型集历代大成，技法繁多。

3．元朝逐步形成景德镇一支独秀的原因、①历朝历代积累的丰富的制瓷基础。②特殊地势使其免遭战乱荼毒，“工匠来八方，器成天下走”。③高岭土的发现。④元人的喜好。

⑤昌河通过鄱阳湖直通长江，交通顺畅。

㈦青花

1.什么是“青花”？

青花是指运用钴料在瓷胎上绘画，然后再施透明釉，在1300ºC左右的高温下一次烧成，呈现兰色花纹的釉下彩瓷器。2.青花的起源和盛行 ①唐代 ②宋代

③元代景德镇吸取吉州窑和磁州窑的釉下彩基础成功烧制出清新、雅致的青花。3.元代青花的特点

①造型上胎骨厚重，形制巨大，器形雄浑，清秀，挺拔。

②胎质不够精细，器底常可看见砂眼，铁质斑点，底足和缩釉处常呈现出火石红斑。③厚釉色白，闪青程度较重，光泽透亮。

④青料浓艳青翠，优雅悦目，浓成堆处常有铁锈斑，抚摸有凹凸不平之感。⑤纹饰繁密有序，题材丰富优美。4元代青花图案的艺术特点

①主题纹饰主要有人物故事、动植物和云水纹。

② 器物中部填以主题，上下多饰莲纹瓣，器肩画垂云纹，纹饰繁密，层数一般达5-7层，多者10层。例如：

a.青花云龙象耳瓶

元

信州路玉山县顺城乡德教星，荆塘社奉圣弟子张文进喜舍香炉花瓶一付祈保家清吉子女平安，至正十一年四月良辰谨记。

青花云母盖罐

元

b.梅瓶

特点：一是，丰肩，瘦胫；二是，分段拉坯，拼接而成；三是，器底无釉，露胎呈砖红色。

青花云龙纹带盖梅瓶

元

青花缠枝牡丹纹带盖梅瓶

元

青花（萧何月下追韩信）梅瓶

元

青花“四爱图”梅瓶

元

青花莲花折口碟

元

c.大盘

特点：分菱花口…

青花双鱼大瓷盘

元

青花鸳鸯纹瓷盘

元

青花云龙纹荷叶盖罐

元

青花兽头八棱罐

元

d.玉壶春瓶

特点：玉壶春瓶的特征独特，造型特异。

青花鸳鸯戏水玉壶春瓶

元

青花“蒙恬将军”玉壶春瓶

元 青花凤首扁壶

元

e.高足杯

高足杯，又成靶杯或马上杯。

青花龙纹高足杯

元

㈧紫砂

1.紫砂器称谓的由来

紫砂产于江苏省宜兴市鼎蜀镇…… 2．紫砂的起源

相传壶土初出用时，先有异僧经行村落。日呼曰：“卖富贵土。”人群嗤之。僧曰：“贵不欲买，买富何如？”因引村叟，指山中产土之穴，去。经及发之，果备五色，灿若披锦。

---《阳羡茗壶系》 3.紫砂在明代的盛行

①宜兴生产陶瓷历史悠久，技术成熟。②唐代陆羽著《茶经》。

③明代饮茶风尚的改变，比如说当时比较盛行“斗茶”。

明人认为“茶壶以小为贵，每一客，壶一把，任其自斟自饮，方为得趣，何也？显小则否不涣散，问不耽搁。”---《冯马宾条笺》 ④明代文人学士推崇回归自然的审美情趣。饮茶环境：“僧房道院，饮何清也；山林泉石，饮何幽也；焚香鼓琴，饮何雅也。试水斗茗，饮何雄也。梦回卷把，饮何美也。饮何美也。”---《茶说》

“宫中艳说大彬壶，海外竟求鸣远碟”就是对紫砂完美的描述。4.紫砂的特点

①特有的双气孔结构使紫砂能够保持茶色茶香茶味，历久弥香。

②大气孔率使紫砂不仅寒冬腊月注沸水而不裂，且还可以在文火上墩烧。③紫砂色泽古朴。肌理细腻，历经长时间抚摸，会发出黯然之光。④无釉无彩，质朴自然，意境幽深。5.紫砂器的分类 ①圆器

圆器由各种不同方向和曲度的曲线组成。例如：鼎足盖圆壶

时大彬

明

提梁壁壶

时大彬

明

大提梁壶

时大彬

明

抛光独钮壶

民国

泥绘笔筒

清代杨季初制 ②方器

方器由长短不等的直线组成，如四方、六方、八方等。紫砂方器线面挺括平整，轮廓线条分明，给人以干净利落、明快挺拔的感觉。例如：僧帽壶

顾景舟仿时大彬式

金方壶

潘春芳制 ③塑器

紫砂塑器是指那些肖形状物的器皿及带有浮雕半圆装饰的器皿造型的统称。紫砂塑器的特点是巧形巧色巧工。巧形就是造型设计构思奇巧，功能合理，理趣兼顾。例如：徐秀棠制---供春学艺

仿供春树樱茶具

束紫三友图

陈鸣远制

蚕桑壶

陈鸣远制

竹笋水杯

陈鸣远制

南瓜壶

陈鸣远制

桃杯

陈鸣远制

凤卷葵壶

杨彭年制（女）

竹简壶

朱可心制

云龙湖

朱可心制

翠竹酒具

朱可心制

莲藕酒具

蒋蓉制

荷花壶

蒋蓉制 ④筋纹器

紫砂筋纹器是艺人将自然界中的瓜果、花朵、云水纹等形态规范化的完美结晶。例如：菊蕾壶

时大彬制

龙头一捆竹

邵大亨制

石铫壶

陈曼生制→曼生十八式

（三）详细拓展部分

上面主要是分别叙述了中国陶瓷艺术的发展历史以及各个时期的陶瓷艺术特点，但是历史已逝去，我们没有时光机，无法回到历史中去身临其境的感受陶瓷艺术的美，我们只能把它当做最美好的回忆深深埋在心里……

然而，有这么一句话：如果我们总是缅怀过去，那就证明我们现在过得并不好，所以，美好的回忆可以，但绝不留恋。我们要永远憧憬，永远在现在努力……当然，这句话对于陶瓷艺术也是一样的，如果我们总是回顾陶瓷艺术的历史，那么就证明现在我们的陶瓷艺术并不如历史上先进，所以我们应立足于现在，展望未来。

联想到现在的陶瓷艺术，我们都会想到中国的瓷都---景德镇，那就让我们更加细致的了解景德镇，让景德镇陶瓷艺术的深邃与内涵渗透心里，然后展望中国陶瓷艺术的明天。我相信，中国陶瓷艺术定会成为世上陶瓷界的一颗璀璨明珠，在空中绽放无限光芒。

1.景德镇的概述

景德镇位于江西省东北部的昌江河畔，地处赣、浙、皖三省交界，是中国首批二十四座历史文化名城中唯一一座以生产陶瓷而著称的古老城市。景德镇自五代时期就开始生产瓷器，至今已经走过了千年的发展历程。

景德镇素有“瓷都”之称，是中国大陆的瓷都。这里千年窑火不断，其瓷器以“白如玉，薄如纸，声如馨”的独特风格蜚声海内外。景德镇手工制瓷工艺的所在区域主要是景德镇市城乡各地。“中华向号瓷之国，瓷业高峰时此都”，千余年来，景德镇制瓷业集历代名窑之大成，汇各地技艺之精华，形成了独树一帜的手工制瓷工艺生产体系，创造了中国陶瓷史上最辉煌灿烂的历史。其成就之高、影响之大、技艺之精湛、品种之齐全，是任何时代、任何其他窑场都无法企及的。

2.景德镇制瓷技艺的发展历史

景德镇手工制瓷技艺中重要的成型工序在宋代就已经初步建立，瓷业内部分工日益细化，普遍采用拉坯、印坯、利坯、修坯、蘸釉、荡釉的技艺制作瓷坯，再采用匣钵仰烧、垫钵覆烧、支圈覆烧等技法进行烧制。

到元代，又发明了瓷石加高岭土的“二元配方法”及青花釉下彩技术。明、清两代，景德镇制瓷业进一步发展，“共计一坯之力，过手七十二，方克成器。其中微细节目，尚不能尽也”，制瓷手工技艺体系基本完善，采矿、每道工序都简化到不能再简化的程度。炼泥的只管炼泥，拉坯的只管拉坯，彩绘者也只是画者，画而不染，染者也只是染者，染而不画„„如此明细的分工提高了制瓷效率，各方面都有身怀绝技的能工巧匠，景德镇制瓷业至此达到了历史的最高峰。

3.景德镇的著名陶瓷系列 ⑴景德镇青花玲珑瓷

景德镇青花玲珑瓷是明永乐年间在镂空工艺的基础创造和发展起来的，已有500多种年间的历史。瓷工用刀片在坯胎上镂成点点米粒状，被人们称为“米通”，又叫玲珑眼，再填入玲珑釉料，并配上青花装饰，入窑烧制而成。

艺术特色：灵巧、明彻、透剔，特别高雅秀洁 ⑵景德镇青花瓷

景德镇青花瓷，被人们称为“人间瑰宝”。始创于元代，到明、清两代为高峰。它用氧 化钴料在坯胎上描绘纹样，施釉后高温一次烧成。

艺术特色：①蓝白相映，怡然成趣，晶莹明快，美观隽久

②白釉青花一大城，花从釉里透分明，使人赏心悦目。

明人航海家郑和七下西洋，每次都带去大批青花瓷，与３０多个国家进行交往。不少珍品现被收藏在英、美等国博物馆。

⑶粉彩瓷

粉彩亦称软彩，是瓷器的釉上装饰，白清康熙晚期开始，到雍正、乾隆年代，日臻完 善。其制法是：先在白胎瓷器上勾出图案轮廓，再堆填色料，在摄氏七百多度的温度下烧煅

而成。

艺术特色：①颜色柔和，画工细腻工整，既有国画风味，又有浮雕感，画面充满着浓郁的民族特色。

②有以中国历史故事和神话为主的人物、有秀丽多彩的山水、有栩栩如生鸟翎毛，有工整对称的几何图案。

⑷颜色釉瓷

在釉料里加上某种氧化金属，经过焙烧以后，就会显现出某种固有的色泽，这就是颜 色釉。影响色釉成色的主要是起着色剂作用的金属氧化物，此外还与釉料的组成，料度大小，烧制温度以及烧制气氛有着密切的关系。

艺术特色：人们说“自然界有什么颜色，就可以烧制出什么颜色的瓷器”。您如果参观一下景德镇的颜色釉瓷，就会相信此话不假。当然，有许多颜色釉的配料和烧制是十分困难的，如“祭红釉”，就有“千窑一宝”之说。⑸当然景德镇的瓷系不止就仅仅几种，还有很多，比如说还有薄胎瓷、雕塑瓷等等，在此我们就不一一具体介绍了，有兴趣的同学可以课下查阅先关资料与文献„„

二．中国陶瓷艺术的制作

在欣赏了中国陶瓷艺术之后，我想大家都非常期待亲手去制作各种瓷器，来显示自己的制瓷水平和自己的制瓷风格，在我们陶瓷制作之前，沈毅老师给我们作了几点儿陶瓷制作的注意事项：①陶艺制作严禁迟到，严禁冒名顶替。

②所有作品必须刻上陶艺学号。

③每次制作作品必须放在规定的陈列柜上。④陈列柜上的作品严禁动手。⑤制作课时请勿喧哗推搡。

⑥如果需要调课，提前填调课单，调课单向老师要。

陶瓷制作看上去是一件十分轻松的事情，但是任何一个环节出了问题都可能酿成无法挽回的损失，因为陶瓷制作有一个环节是在炉里高温烧制，其中任一个环节出了问题都有可能影响到烧制环节，就有可能发生爆炸，不仅会炸毁学生的全部作品，更重要的是可能对烧制陶瓷的工作人员造成生命威胁。

鉴于此，沈老师才对我们提出这几点要求，显得更加人性化，也从沈老师幽默、风趣的外表透露出一丝严谨与认真，呵呵……

陶瓷制作内容包括盘条、拉坯、修坯、上釉等等，下面就分别叙述各个环节的内容： 1.盘条

欣赏了那么多形形色色、各具独特的瓷器之后，我期待的陶瓷制作课终于开始了，第一节课，我早早就来到了陶艺制作室，里面陈列着各种制作工具，我以前都没见过。老师给我们讲解了一些内容后，就给我们每人发了一块泥，让我们自己制作自己喜欢的物品，然后给我们放着音乐，让我们的制作在轻松、愉悦的氛围中进行着。

盘条就是把泥用手制成长条状，要是均匀粗的，老师要求是用一只手去滚那泥，可是随着泥条长度越来越细，其长度就越来越长，那么一只手就远远不够了，只能双手其上，虽然这不符合老师的要求，但是双手慢点儿也是可以的，我制作了一个烟灰缸，因为我和我的一个室友在伤心或心情不好的时候总是在宿舍里抽烟，弄得烟灰在宿舍里乱飞，所以就有了制作烟灰缸的想法。

其上这节课也不仅仅使用盘条的手法，老师也介绍了一种手法，我忘记了叫什么了，就是把泥弄成片状，然后把片拼合起来，其实这种技法是挺简单的，利用这种技法我制作了一个水杯。

2.拉坯

这一环节简单的说就是揉泥、扶正、剪切。

揉泥要求用力，至少揉5分钟，目的是使整块泥浑然一体，均匀分布；扶正就是在旋转的机子上用手碰触泥块，使之灾随着机子的旋转而变得圆滑，看上去很简单，其实那泥块是很难驾驭的，特别“不听话”，还好在我的努力下制作了一件作品---碗；剪切就是等形状大概成熟的时候，用两只手指去切最薄弱的地方。

3.修坯

修坯，顾名思义，就是对坯体进行修饰，把先前的作品用相应的工具进行修正，是其无限接近自己想要的那中造型……

4.上釉

眼看作品就要好了，其实上釉这个环节很重要。上釉之前要补水，目的是祛除灰迹，先进行彩绘，在施透明釉，等烧制出来后不知会是怎样的效果……

经过几节陶瓷制作课，我要离开这个我钟情的陶艺制作室，在里面有欢乐，有劳累，有汗水，也有勤劳……

虽然我要离开，但是，我相信制作陶艺的一点一滴都会成为我对此课程最美好的回忆……

Ⅳ.对课程的意见与建议

1.我们都能深深地感受到，沈老师那生动的课堂令我们向往，我觉得如果能够加强平时陶艺欣赏课的师生互动环节会起到锦上添花的良好效果。一来，可以使课堂更加生动、活跃；二来，能够给在陶艺方面有特长的同学一个展现自我的平台，同时也促进了同学们的思考；三来，这也可以作为平时成绩，包括抽查点名与答题程度。

2.鉴于此课程的考核方式，我觉得不能仅仅凭借一个结课报告来评定学生学习的效果，可以包括作品的数量与质量，平时上课的考勤情况等等。

3.在陶瓷制作课的拉坯环节中，我发现，当泥块在机子上旋转，我们要时不时的用手蘸水来扶正泥块，这样一来就会使水乱溅，即使机子的旋转速度不是很大，水不会随自己的旋转而甩出来，那么在用手蘸水的过程中也有可能溅出水来，而且插座就在机子旁边的地下，万一水溅到了插座里，那么后果是可想而知的……所以，我建议加强这方面的改进，以确保人身安全和财产安全。

Ⅴ.结束语

在课程结束之前，大家还记得前面我埋下的伏笔吗？就是我们大家都熟悉的周杰伦的《青花瓷》里唱的是否符合事实逻辑？现在我揭晓答案：

歌词里面确实存在错误之处，其中最大的错误就是“在瓶底书汉隶仿前朝的飘逸” 这一句，因为青花自诞生之时迅速成为中国瓷器的霸主，700年来无人撼动，可瓶底从未书写过汉隶，仅在明崇祯一朝某些青花器身偶写过隶书；另外一句“临摹宋体落款时却惦记着你”，宋体落款仅见康雍乾三朝珐琅彩瓷器，而青花瓷器中未见过„„还有一点需要你具有敏锐的洞察力，只有你看过《青花瓷》的MV才有可能通晓其中的错误之处，在周杰伦唱歌时，后边MV背景中出现了几件瓷器，其中一件是晚清仿品，用今天的话说就是“赝品”,并不是青花瓷„„

至此，我的陶艺课程就要结束了，在这课程中我学到了许多有关中国陶瓷艺术的知识，我想，课程虽然结束了，但是对中国陶瓷艺术的学习仅仅是一个开始„„

最后，非常感谢沈老师的谆谆教诲，希望这门课程越办越好，也衷心的祝愿沈老师在今后的教学、工作、生活中身体健康，工作顺利，万事如意。

张铁硬 011093班

地球科学学院

篇6：氮化硅陶瓷结课论文总结

新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展

摘要：介绍了碳化硅陶瓷基复合材料的应用和发展现状,阐述了CVI-CMC-SiC制造技术在我国的研究进展,开展了CVI-CMC-SiC的`性能与微结构特性的研究和CVI过程控制及其对性能影响的研究,研制了多种CMC-SiC和其构件.材料性能和整体研究与应用水平已跻身于国际先进行列. 作者： 张立同  成来飞  徐永东 Author： 作者单位： 西北工业大学 期 刊： 航空制造技术   ISTIC Journal： AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： , (1) 分类号： V25 关键词： CVI制造技术    CMC-SiC    微结构    应用研究    机标分类号： TQ1 TB3 机标关键词： 碳化硅陶瓷基复合材料    性能影响    微结构特性    制造技术    应用    过程控制    发展现状    材料性能    用水    构件 基金项目： 新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[期刊论文]  航空制造技术 --2003, (1)张立同  成来飞  徐永东介绍了碳化硅陶瓷基复合材料的应用和发展现状,阐述了CVI-CMC-SiC制造技术在我国的研究进展,开展了CVI-CMC-SiC的性能与微结构特性的研究和CVI过程控制及其对性能影响的研究,研制了多种CMC-SiC和其构件.材料性能和整体研...