陶瓷材料物相分析

陶瓷相分析         BS DD ENV 14273-2002高级工业陶瓷.陶瓷粉.锆晶相的测定
                             JY/T 009-1996多晶体X射线衍射法通则

陶瓷是从史前先民一直使用到现在的材料，是人们生活离不开的材料。当前，它的应用领域已大大超出制作日用器的范畴，各种功能陶瓷（高温超导，光电与压电，耐热与隔热等）的优良性能正在造福人类。X射线多晶体衍射在超导体与陶瓷的研究、制造中有着重要的作用。

（一）氧化锆陶瓷

氧化锆是白色固体，纯氧化锆的分子量为123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715℃。氧化锆材料具有高硬度，高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等等优良的物化性能，已经在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、光纤通信、钟表饰品、航空航天、生物、化学等等各种领域获得广泛的应用。

氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜晶相出现，加热到1100℃左右转变为四方晶相，加热到2370度以上会转化为立方晶相。稳定的四方晶相氧化锆具有极好的断裂韧度强度和硬度等机械性质，是一种重要的陶瓷材料，但是在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了纯氧化锆在高温领域的应用，但是添加稳定剂以后，四方相可以在常温下稳定，因此在加热以后不会发生体积的突变，大大拓展了氧化锆的应用范围；在催化领域中，氧化锆的晶体结构非常重要，不同晶体结构具有明显不同的催化活性，且不同的催化反应要求的晶相往往也不同，一般认为四方相氧化锆对许多催化反应具有更高的催化活性，而在合成甲醇反应中单斜相氧化锆比四方相氧化锆具有更高的活性。影响氧化锆晶型转变的因素很多，这些因素对氧化锆的性能开发十分重要，X射线多晶体衍射在氧化锆陶瓷的晶相研究中起着重要的作用，追踪固相反应历程，分析反应产物，为控制氧化锆晶相提供理基础。

（二）陶瓷考古

不同时代，不同地区的人们制作的陶瓷器皿会有不同的风格，表现在形式、制作工艺、釉色及图案等方面，因此，陶瓷器皿常常作为时代和地区文化的一种代表，X射线用于考古分析陶瓷，可用来研究成分配方，冶炼工艺等进而可以研究文化的发展及战争史等；美国的Mitchell等发现由掺有碳酸盐（如方解石、大理石等）的高岭土或蒙脱石制成的陶坯，如用不同的烧结温度，最终产物的物相组成是不同的。他们得出了最终物相组成与陶坯的原料组成和烧结温度的关系表。可以利用来推测古陶瓷的烧制工艺；陶瓷器皿中用的颜料多是矿物料，这才不会在烧结中被破射线多晶体衍射来分析古颜料，不仅可用来分析陶器中用的颜料，还常用来分析古代玻璃、古代绘画（包括岩画、墓画、壁画等）、雕塑（如敦煌石窟中的菩萨、人、物等），与古代织物（马王堆一号汉墓的印花敷彩纱）中的颜料等。