粉体材料工艺学（李月明 ）

本书是根据“新工科”普通高等学校粉体材料科学与工程专业人才培养方案，结合工程教育专业认证标准而编写的教材。

近年来，我国高技术陶瓷产业飞速发展，陶瓷粉体制备技术呈现日新月异的变化。为适应新形势下粉体材料科学与工程专业的教学要求，培养高质量工程技术专业人才，满足陶瓷粉体行业快速发展的需求，结合工程教育专业认证标准，按照OBE人才培养理念，依据科学性、先进性和系统性的原则，吸收国内外现有教材、著作以及最新的研究成果和技术进展，组织景德镇陶瓷大学、苏州科技大学多位教授编写此教材。

“粉体材料工艺学”是粉体材料科学与工程专业的一门重要的专业方向课程，课程的任务是系统阐述粉体性能与特征及其表征方法，介绍粉体材料制备领域的最新研究成果，重点掌握各种陶瓷粉体的制备技术与工艺，了解粉体的应用领域。通过对本课程的学习，学生能够从事相关粉体工程的科研、生产、管理以及销售等工作，具备在陶瓷粉体工程及其相关领域解决复杂工程问题的能力。

本教材共6章，分别介绍了粉体的特征与表征，粉体的物理化学性能，粉体的通用制备方法以及各种氧化物和非氧化物粉体的性质、制备技术方法和应用，具有时代性和实用性。

全书由李月明担任主编，谢志翔、石纪军担任副主编。第1章，第5章5.2、5.3节，第6章6.4～6.8节由景德镇陶瓷大学李月明教授编写；第2章，第3章，第6章6.9节由石纪军副教授编写；第4章，第5章5.1节由苏州科技大学谢志翔副教授编写；第6章6.1、6.2节由赵林副教授编写；第6章6.3节由刘阳教授编写。全书由顾幸勇教授审稿。

由于编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请读者斧正。

　　

编　者 　　

2022年1月　　

　　

本书是根据“新工科”普通高等学校粉体材料科学与工程专业人才培养方案，结合工程教育专业认证标准而编写的教材。全书共6章，以粉体材料的粉体的性质、制备和用途为主线，阐述粉体的基本特性与表征，粉体的物理化学性质，各种无机材料粉体单元操作的基本过程、原理、技术与制备，粉末的制备的物理、化学基本原理以及相关的技术与制备，具有时代性和实用性。

本书即是高等院校粉体材料科学与工程专业教材，也可供粉体加工从业者、科研人员参考阅读。

　　

　

李月明，景德镇陶瓷大学，院长，教授，博士生导师，江西省政府特殊津贴专家，江西省主要学科学术和技术带头人，江西省教学名师。现任景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院院长，陶瓷材料工程国家 级实验教学示范中心主任，中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室主任，江西省能量转换与储存陶瓷材料工程实验室主任；兼任中国硅酸盐学会陶瓷分会常务理事兼日用陶瓷专业委员会副主任，中国硅酸盐学会特陶分会理事，中国仪器仪表学会仪表功能材料分会理事，全国工业陶瓷标准化技术委员会委员，全国材料学实验教学研究会理事，江西省光伏专业负责人协作会副理事长，《材料大词典》（第 二版）无机非金属材料分支编委，《中国大百科全书（第三版））》无机非金属材料学科编委，《电子元件与材料》、《陶瓷学报》期刊编委。

主要研究方向为功能陶瓷材料、传统陶瓷材料。在低膨胀陶瓷材料、无铅压电陶瓷、微波介质陶瓷、陶瓷色釉料等方面的研究中取得重要成果。主持、参与并完成了国家科技支撑计划、国防军工、国家自然科学基金和省部级科技项目30余项，获得国家科技进步二等奖1项，江西省科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项，自然科学三等奖1项。在国内外重要期刊上发表学术论文216篇，其中118篇被SCI、EI收录，SCI论文总引用次数900余次。申请国家发明专利24项，已获授权13项。主持 无机非金属材料工程特色专业， 、江西省无机非金属材料工程专业卓 越工程师人才培养，面向行业的无机非金属材料工程应用型人才创新实验区等教学质量工程项目和江西省重点教学研究项目15项，获得江西省教学成果一等奖2项、二等奖1项，主编出版国家“十一五”规划教材1部，普通高等学校教材1部，副主编出版教学研究专著1部。获江西省优秀教材一等奖2项。 

第1章　绪论 001

1.1　颗粒的概念和特性 002

1.1.1　颗粒的概念 002

1.1.2　颗粒的特性 003

1.2　粉体的概念和特性 003

1.2.1　“粉”与“粒”的关系 003

1.2.2　粉体的概念 003

1.2.3　粉体的特性 004

1.3　粉体技术的发展趋势 005

1.3.1　粉体技术的沿革 005

1.3.2　粉体技术的发展趋势 006

第2章　粉体的基本特性及表征 007

2.1　粉体的几何特性 007

2.1.1　粉体的形态特性 008

2.1.2　粒径与粒度分布 018

2.1.3　粉体比表面积 025

2.1.4　粉体几何特性的表征 026

2.2　粉体的堆积特性 031

2.2.1　等径球形颗粒的规则堆积 033

2.2.2　等径球形颗粒的随机堆积 034

2.2.3　异径球形颗粒的堆积 035

2.2.4　非连续尺寸粒径的颗粒堆积 036

2.2.5　连续尺寸粒径的颗粒堆积 036

2.2.6　粉体致密堆积理论与经验 036

2.3　粉体的压缩特性 039

2.3.1　压缩机理 039

2.3.2　压缩应力分布 040

2.3.3　压缩度 040

2.3.4　粉体的压缩性 041

2.3.5　粉体的成形性 041

2.3.6　粉体压制成型的影响 041

　　

第3章　粉体的理化性能 043

3.1　粉体的表面物理化学特性 043

3.1.1　粉体的表面与界面效应 044

3.1.2　粉体吸附特性 046

3.1.3　粉体表面润湿特性 052

3.1.4　粉体的凝聚与分散 055

3.1.5　粉体的催化性能 059

3.2　粉体的物理特性 059

3.2.1　光学性能 060

3.2.2　热学性能 066

3.2.3　电学性能 069

3.2.4　磁学性能 073

3.3　粉体的流体力学特性 075

3.3.1　颗粒在流体中的沉降 075

3.3.2　颗粒在流体中的悬浮 081

3.3.3　流体在颗粒中的流动 083

　　

第4章　粉体的制备方法 085

4.1　固相法 085

4.1.1　热分解反应法 086

4.1.2　固相化学反应法 087

4.1.3　自蔓延高温燃烧合成法 088

4.1.4　固态置换方法 089

4.2　液相法 089

4.2.1　沉淀法 089

4.2.2　络合沉淀法 091

4.2.3　水热法 091

4.2.4　水解法 092

4.2.5　溶剂热法 093

4.2.6　溶胶-凝胶法 094

4.2.7　微乳液法 097

4.2.8　喷雾热分解法 098

4.2.9　还原法 099

4.3　气相法 100

4.3.1　等离子体法 100

4.3.2　化学气相沉积法 102

　　

第5章　氧化物陶瓷粉体的制备 105

5.1　氧化铝粉体的制备 105

5.1.1　拜耳法制备氧化铝粉体 107

5.1.2　烧结法制备氧化铝粉体 109

5.1.3　联合法制备氧化铝粉体 110

5.1.4　氧化铝粉体的用途 113

5.1.5　超细氧化铝粉体制备技术进展 116

5.2　氧化锆粉体的制备 117

5.2.1　氧化锆的性质 117

5.2.2　氢氧化钠烧结法制备氧化锆粉体 119

5.2.3　氧氯化锆煅烧制备二氧化锆 130

5.2.4　碳酸钙或氧化钙烧结法制备氧化锆 132

5.2.5　氟硅酸钾烧结法制备工业级二氧化锆 135

5.2.6　纳米氧化锆粉体的制备 136

5.2.7　氧化锆粉体的用途 147

5.3　其他氧化物粉体的制备 150

5.3.1　TiO2粉体的制备及用途 150

5.3.2　SiO2粉体的制备及用途 158

5.3.3　氧化铍粉体的制备及用途 165

5.3.4　氧化镁粉体的制备及用途 171

5.3.5　氧化锡粉体的制备及用途 175

5.3.6　氧化铀粉体的制备及用途 176

5.3.7　碳酸钙粉体的制备及用途 179

5.3.8　硅酸锆粉体的制备及用途 185

　　

第6章　非氧化物陶瓷粉体的制备 189

6.1　碳化硅陶瓷粉体的制备 189

6.1.1　碳化硅的性质 189

6.1.2　碳化硅粉体的用途 191

6.1.3　碳热还原法 192

6.1.4　自蔓延高温合成法 193

6.1.5　机械粉碎法 194

6.1.6　溶胶凝胶法 195

6.1.7　聚合物分解法 196

6.1.8　化学气相沉积法 196

6.1.9　等离子体法 197

6.1.10　激光法 198

6.2　碳化硼陶瓷粉体的制备 199

6.2.1　碳化硼的性质 199

6.2.2　碳化硼粉体的用途 201

6.2.3　碳热还原法 201

6.2.4　自蔓延高温合成法 202

6.2.5　机械合金化法 204

6.2.6　化学气相沉积法 205

6.2.7　溶剂热合成法 206

6.2.8　溶胶凝胶法 206

6.3　碳化钛陶瓷粉体的制备 208

6.3.1　碳化钛的性质 208

6.3.2　碳化钛粉体的制备 210

6.3.3　碳化钛粉体的用途 226

6.4　氮化硅陶瓷粉体的制备 233

6.4.1　氮化硅陶瓷粉体的性质 233

6.4.2　碳热还原法 234

6.4.3　硅粉直接氮化法 235

6.4.4　卤化硅氨解法 236

6.4.5　氮化硅陶瓷粉体的用途 236

6.5　氮化硼陶瓷粉体的制备 238

6.5.1　氮化硼粉体的性质 238

6.5.2　氮化硼粉体的制备方法 239

6.5.3　氮化硼粉体的主要用途 242

6.6　氮化铝陶瓷粉体的制备 243

6.6.1　氮化铝粉体的性质 243

6.6.2　氮化铝粉体的制备方法 244

6.6.3　氮化铝粉体的应用 245

6.7　氮化钛陶瓷粉体的制备 245

6.7.1　氮化钛陶瓷粉体的基本性质 245

6.7.2　氮化钛陶瓷粉体的制备方法 246

6.7.3　氮化钛陶瓷粉体的主要用途 248

6.8　塞隆陶瓷粉体的制备 248

6.8.1　塞隆陶瓷粉体的基本性质 248

6.8.2　塞隆陶瓷粉体的制备 249

6.8.3　塞隆陶瓷粉体的应用 251

6.9　其他非氧化物陶瓷粉体的制备 252

6.9.1　硼化物基本性能与粉体的制备 252

6.9.2　硅化物性能与粉体的制备 261

　　

参考文献 267