先进陶瓷又称特种陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等，是一种无机非金属材料，在航空航天、机械、冶金、电子以及化工等领域具有广泛应用。本书共10章，主要包括先进陶瓷的基础知识、制备工艺、具体应用以及测试技术四个方面的内容。其中，先进陶瓷的成型与烧结工艺，复合陶瓷、多孔陶瓷以及热学陶瓷等的制备工艺与应用是本书的重点内容。本书可作为高等院校和科研院所的材料、物理、化学、机械、航空航天等学院的相关专业的本科生及研究生的教材或专业参考书，也可供在国防工业、航空航天、机械、电子、化工、生物医疗等领域从事先进陶瓷研究、开发和生产的技术人员参考。
本书由华中科技大学张海波教授团队撰写。陶瓷工艺学的研究内容包括：陶瓷材料的制备、加工和表征；陶瓷材料的性能评价和控制；陶瓷工艺装备的研发和应用；陶瓷工艺工程的设计与优化等。陶瓷工艺学是一门理论与实践相结合的学科，既需要对陶瓷工艺的基本原理进行深入的研究，也要运用科学的方法对陶瓷工艺进行改进和优化。
陶瓷技术是人类文明的重要组成部分，其历史可以追溯到古代，已有数千年。先进陶瓷工艺学是一门涵盖了陶瓷材料科学、工程学和工艺学等多个学科的综合性学科。陶瓷材料因其独特性质，如高温稳定性、耐磨性、耐蚀性、电绝缘性等而成为各种工程领域中的重要材料。近年来，先进陶瓷材料及其工艺和应用迅速发展，在航空航天、医疗、军事、能源等领域得到了广泛应用。这些领域对高性能、多功能、环保和安全等方面的需求日益增加，陶瓷工艺学受到了广泛关注。因此，编写一本有关先进陶瓷工艺学的教材是十分必要的。本书旨在为学生提供一个系统的和详细的陶瓷工艺学知识体系，以便他们了解陶瓷工艺的*新发展，学会应用先进技术开展陶瓷研究和开发工作。 陶瓷工艺学的研究内容包括：陶瓷材料的制备、加工和表征；陶瓷材料的性能评价和控制；陶瓷工艺装备的研发和应用；陶瓷工艺工程的设计与优化等。陶瓷工艺学是一门理论与实践相结合的学科，既需要对陶瓷工艺的基本原理进行深入的研究，也要运用科学的方法对陶瓷工艺进行改进和优化。 本书针对初学者而编写，旨在帮助学生了解先进陶瓷工艺学的基本原理和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力。本书内容分为四个部分：先进陶瓷材料基础知识（第1、2章）、先进陶瓷制备工艺（第3、4、5章）、先进陶瓷的具体应用（第6、7、8、9章）和先进陶瓷测试技术（第10章）。其中，先进陶瓷材料基础知识部分介绍了陶瓷材料的基本性质和分类以及陶瓷晶体结构的基本知识，先进陶瓷制备工艺部分介绍了陶瓷粉体制备方法、陶瓷成型及烧结工艺与技术，先进陶瓷的具体应用部分介绍了复合陶瓷、多孔陶瓷、热学陶瓷及电学陶瓷的基础知识、制备工艺及应用等，先进陶瓷测试技术部分介绍了常用陶瓷性能测试和评价方法。本书重点关注先进陶瓷制备工艺以及典型先进陶瓷应用基础知识。 本书由张海波、谭划主笔并负责统稿和定稿，姜胜林负责修改，课题组的几位研究生参与了部分章节的编写。其中，刘凯参与第2章、第3章的编写，韩胜强参与第4章的编写，魏甜参与第6章的编写，王传民、罗江海参与第8章的编写，吴天琼、黄帅康、周鑫翊、游迪参与第9章的编写，程连参与第10章的编写，在此对他们表示感谢！本书的编写得益于作者所在课题组长期在先进陶瓷领域的研究和教学工作，并参考了国内外许多文献资料。在此，向本书所引用的参考文献的原作者表示谢意。 除了课文内容，本书还附有思考题，以帮助学生理解和掌握先进陶瓷工艺学。本书还附有参考文献，供学生进一步深入了解先进陶瓷工艺学的相关知识。学习先进陶瓷工艺学不仅有助于提高学生的专业素养，还是培养学生创新精神和实践能力的重要途径。我们希望本书能为学生的学习和未来的发展提供有益的指导。同时，也希望本书能够对从事陶瓷相关工作的工程师在学习先进陶瓷工艺学方面起到重要的推动作用，并为他们从事的陶瓷工艺研究与开发工作奠定坚实基础。 由于编者水平有限，本书难免存在不当之处，敬请广大读者批评指正。 编者 2023年2月于喻园
华中科技大学材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室教授，材料系副主任，主要从事先进陶瓷与功能器件的研究开发工作，作为项目负责人先后主持国家及省部级科研项目近十项，在国内外学术期刊上发表论文100余篇，获授权专利10余项。先后获得德国洪堡学者、华中科技大学华中学者等称号以及2017年欧洲陶瓷学会*佳论文奖励等。
第1章概述（1）
1.1陶瓷材料的定义（1）
1.2陶瓷材料的发展史（2）
1.3陶瓷材料的基本性能（3）
1.4典型陶瓷材料及其应用（3）
1.5陶瓷材料未来发展及关键问题（5）
第2章先进陶瓷制备基础（8）
2.1陶瓷的晶体结构（8）
2.1.1晶体学基础知识（8）
2.1.2陶瓷的晶体类型（11）
2.1.3陶瓷中典型的晶体结构（13）
2.1.4同质异晶体、异质同晶体与固溶体（17）
2.2陶瓷中的缺陷（18）
2.2.1点缺陷、线缺陷与面缺陷（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陶瓷中的扩散（24）
2.3.1扩散定律（24）
2.3.2扩散机制（24）
2.4陶瓷的相图与相变（25）
2.4.1陶瓷的热力学基础（25）
2.4.2相图（26）
2.4.3相变（29）
2.5陶瓷的显微组织（30）
2.5.1单相陶瓷的显微结构（31）
2.5.2多相复合陶瓷的显微结构（32）
第3章先进陶瓷粉体制备技术（34）
3.1粉体的物理性能及表征（34）
3.1.1粉体粒度、粒度分布分析（34）
3.1.2粉体颗粒形貌分析（39）
3.1.3成分分析（40）
3.1.4粉体晶态的表征（42）
3.2粉体机械法制备工艺（43）
3.2.1气流粉碎机（44）
3.2.2行星式球磨机（45）
3.3粉体化学法制备工艺（45）
3.3.1固相合成法（45）
3.3.2液相合成法（48）
3.3.3气相合成法（53）
目录先进陶瓷工艺学第4章先进陶瓷成型技术（59）
4.1压制成型法（59）
4.1.1干压成型法（59）
4.1.2等静压成型法（60）
4.2塑性成型法（62）
4.2.1挤压成型法（62）
4.2.2轧膜成型法（63）
4.2.3注射成型法（64）
4.3浆料成型法（65）
4.3.1注浆成型法（65）
4.3.2注凝成型法（66）
4.3.3流延成型法（66）
4.4先进陶瓷成型技术新进展及趋势（67）
4.4.1离心沉积成型法（68）
4.4.2电泳沉积成型法（68）
4.4.3固体无模成型法（68）
第5章先进陶瓷烧结技术（75）
5.1烧结原理（75）
5.1.1烧结的定义（75）
5.1.2烧结的驱动力（76）
5.1.3烧结过程的传质机理（76）
5.1.4影响烧结的主要因素（80）
5.1.5晶粒生长及二次再结晶（80）
5.2传统烧结方法（83）
5.2.1热压烧结（83）
5.2.2热等静压烧结（84）
5.2.3反应烧结（85）
5.2.4微波烧结（85）
5.3新型烧结方法（86）
5.3.1火花等离子烧结（86）
5.3.2闪烧（89）
5.3.3选区激光烧结（90）
5.3.4感应烧结（91）
5.3.5传统烧结装置中的快速烧结（93）
5.3.6自蔓延高温合成法（94）
5.3.7冷烧结（94）
5.3.8超快高温烧结（95）
第6章先进陶瓷复合材料制备技术（98）
6.1基本概念和分类（98）
6.1.1陶瓷基复合材料（98）
6.1.2陶瓷基复合材料分类（98）
6.2复合陶瓷增韧补强机理（99）
6.2.1纳米颗粒强、韧化机理（100）
6.2.2晶须强、韧化机理（102）
6.2.3纤维强、韧化机理（103）
6.3陶瓷基复合材料的设计理论（105）
6.3.1晶须功能（105）
6.3.2晶须种类（105）
6.3.3晶须和基体材料之间的相容性（110）
6.3.4晶须/纤维陶瓷界面调控机理（110）
6.4陶瓷基复合材料的成型工艺（111）
6.4.1聚合物渗透热解（112）
6.4.2浆料浸渍（113）
6.4.3化学气相渗透（114）
6.4.4反应熔渗（116）
6.4.5浆料渗透（120）
6.4.6溶胶凝胶渗透（121）
6.4.7结合渗透法（122）
第7章先进陶瓷多孔材料制备技术（124）
7.1多孔陶瓷制备方法（126）
7.1.1部分烧结法（126）
7.1.2牺牲模板法（128）
7.1.3复制模板法（129）
7.1.4直接发泡法（131）
7.1.53D打印法（132）
7.1.6其他方法（134）
7.1.7多孔陶瓷制备方法的优缺点及未来发展方向（135）
7.2多孔陶瓷结构表征（136）
7.2.1直接观测法（136）
7.2.2显微法（138）
7.2.3压汞法（138）
7.2.4气体吸附法（139）
7.2.5排除法（140）
7.2.6蒸汽渗透法（141）
7.2.7小角度散射法（142）
7.3多孔陶瓷的应用（143）
7.3.1过滤材料和催化剂载体（143）
7.3.2保温隔热材料（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多孔陶瓷吸盘（144）
7.3.6节能环保型材料（145）
7.3.7吸音材料（145）
7.3.8海绵城市材料（145）
第8章先进热学陶瓷及制备工艺（148）
8.1超高温陶瓷（148）
8.2先进超高温陶瓷的分类（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超高温陶瓷材料的主要制备工艺（151）
8.3.1热压烧结（151）
8.3.2放电等离子烧结（151）
8.3.3反应热压烧结（151）
8.3.4无压烧结（152）
8.4高导热陶瓷（152）
8.4.1高导热陶瓷的基本性质（152）
8.4.2高导热陶瓷的分类（152）
8.4.3典型高导热陶瓷的制备方法（155）
8.5隔热陶瓷（158）
8.5.1隔热陶瓷的基本性质（158）
8.5.2隔热陶瓷的分类（159）
8.5.3典型隔热陶瓷的制备方法（160）
8.6低热膨胀陶瓷（161）
8.6.1低热膨胀陶瓷的基本性质（161）
8.6.2低热膨胀陶瓷的分类（161）
8.6.3典型低热膨胀陶瓷的制备方法（163）
第9章先进电学陶瓷及制备工艺（168）
9.1绝缘陶瓷（168）
9.1.1绝缘陶瓷的基本性能（169）
9.1.2典型绝缘陶瓷的制备工艺（170）
9.2电容器陶瓷（182）
9.2.1电容器陶瓷的基本性质（183）
9.2.2电容器陶瓷的分类（187）
9.2.3典型陶瓷电容器的制备工艺（192）
9.3铁电陶瓷（196）
9.3.1铁电陶瓷材料的基本性质（196）
9.3.2铁电陶瓷材料的分类（198）
9.3.3典型铁电陶瓷器件的制备工艺（203）
9.4半导体陶瓷（209）
9.4.1半导体陶瓷材料的基本性质（209）
9.4.2半导体陶瓷材料的分类（210）
9.4.3典型半导体陶瓷器件的制备工艺（216）
9.5离子陶瓷（219）
9.5.1离子陶瓷材料的基本性质（219）
9.5.2离子陶瓷材料的分类（221）
9.5.3典型离子陶瓷器件的制备工艺（224）
第10章先进陶瓷性能及测试技术（229）
10.1先进陶瓷力学性能及测试技术（229）
10.1.1抗拉强度（229）
10.1.2抗压强度（231）
10.1.3抗弯强度（232）
10.1.4弹性模量（232）
10.1.5断裂韧性（233）
10.2先进陶瓷光学性能及测试技术（233）
10.2.1吸收与透射（235）
10.2.2磷光（236）
10.2.3激光器（236）
10.3先进陶瓷介电性能及测试技术（236）
10.3.1电导率（236）
10.3.2介电常数（238）
10.3.3介质损耗（240）
10.3.4绝缘强度（242）
10.4先进陶瓷热学性能及测试技术（243）
10.4.1热容（243）
10.4.2热膨胀系数（248）
10.4.3导热率（249）
10.4.4抗热冲击性（254）
10.5先进陶瓷压电性能及测试技术（254）
10.5.1机械品质因数Qm（254）
10.5.2机电耦合系数（255）
10.5.3压电常数d33（255）参考文献（355）
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