(打水立方建立构想之初我就暗喜，这不是在建构我可爱的陶瓷模型么！)

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我的标题很难写，第一篇笔记叫《聊聊陶瓷》，第二篇叫《再聊聊陶瓷》，那第三篇如果还要聊陶瓷呢？ ：）

陶瓷真是一个传统的老头，他坐在阳光下的树荫里，扇着蒲扇，看着青年人戴着ipod走过，很有点我现在写博文的心境呢。不过这个老头子人老心不老，虽然经历不少但是一样有迷惑的地方，只不过现在喜欢和陶瓷聊天的人不多了，即便这个老头自己也似乎不愿意走入世界的焦点。我喜欢和老头聊天，他们有生活阅历，他们能点拨人生，他们更看的开得失，他们不容易在潮流的漩涡中晕眩。而且最重要的是，他们有最深层的幽默和快乐。

想起科学网现在也是风起云涌了，而且诸位越来越喜欢当看客和凑热闹，喜欢点击率和发文数。但是用心写文章，认真读文章，以平等率真的品性评文章的也就那么几位，所以说科学网即便现在发文章数量翻了一番，所形成的科学风气也不能说比以往更好了一倍。不说废话了，继续和陶瓷聊天。

光恒兄以金相的眼光看待陶瓷，其实陶瓷学中很多概念都是从金属材料中引进的。我说陶瓷可以看做晶粒、晶界和气孔三相复合体并不是非要找出陶瓷和金属有何不同，而是这三相确实是陶瓷领域都关注的重要部分，或者说这三相都有其功能。晶粒自不必说，这是本征相；晶界也不用赘言，在不同取向晶粒的界面处总是会出现偏析、析出、非晶层、位错、缺陷等重要的信息；可能最被人冷淡的是气孔，正如前一篇文章中第二副图中可以观察到的，在晶粒交汇处可以看到很多空洞。说是气孔并不意味着里面一定有空气或者其他气体，也有可能是真空，但是形成之初确实被空气占据。

这一段重点讲讲气孔，以示我对它的关注程度。气孔无论怎么说都是传统陶瓷中不好的相，我们需要做的就是如何最大限度的消除这些气孔。正如光恒兄所说，陶瓷工艺中在做生坯时需要‘预压’一下，预压最好的方法是冷等静压，也就是在抽真空的状态下放入油压容器中使得生坯各点均匀加压。预压就是尽可能地在烧结之前把气孔排出，使得生坯致密度达到80%以上。低气孔率的生坯中陶瓷粉体接触面积更大，烧结过程中气相传质过程更容易进行，相应的陶瓷产品也就烧结更加致密，微观结构也就更加均匀。相反，如果气孔率比较大的情况，烧结中晶界不断的迁移融合，气孔相可以在烧结前期（致密度在90%左右）通过晶界排出陶瓷，所以在适合的温度下能先进行气孔排出处理（pre-annealing）是有益的。即便如此，很多气孔还是将残余在最终的陶瓷体中，也就是所谓的三叉晶界处。我们也可以从物理化学的角度来看这个过程，在陶瓷烧结后期，如果有大量封闭的气孔存在，那么此时实现陶瓷的致密化是很难的，这是因为陶瓷的晶粒和晶界两相要消化掉气孔相，也就是说或者晶粒要引入新的缺陷（位错、空位、悬键等），或者由晶界相来容纳诸如此类的缺陷形式。我不知道这样的转变能量变化是如何定量的，但是可以肯定的是这是一个使体系热焓增加的过程，因此可以理解气孔为什么这么难以排出和消灭掉。

消灭气孔比较好的方法是建立排出渠道，比如说引入晶界玻璃相或者低熔点相，这样气孔想就可以在低粘度的通道中顺利排出，也可以说是这些相态能更好地接纳气孔。虽然这种方法经常被采纳，但是对于高温结构陶瓷来说并不是好事情，因为在高温负荷工作下，这些晶界相由于粘度小而使陶瓷提前退休。

另一个方法就是光恒兄说的增加烧结温度。一般陶瓷烧结温度都在基体材料熔点的70%左右，在这个温度下，陶瓷粉末表面态处于低饱和蒸气压，表面的原子能脱离也很容易吸附。初始粉体尺寸越小，这个温度就越低，也就是烧结活性越大。增加温度当然可以活化晶界和晶粒，晶界的迁移率也会增高，最好到熔融态，那最省事。但是温度太高不节能，我们追求的就是低能耗，高能量输出（所谓low energy needed, high exergy presented）。

可以说最完美的陶瓷就是无气孔无晶界第二相的陶瓷，如果基体材料具有高对称晶体结构，那么这种陶瓷就是透明陶瓷，因为这种陶瓷晶界处没有折射现象，三叉晶界没有气孔就没有散射现象，透明陶瓷看起来就像一块晶体一样，而且生长条件没有晶体生长那么苛刻，陶瓷的硬度也比晶体材料要优越的多，这是当今陶瓷界研究的热点。

先写这一点，下次还得聊聊晶粒的生长机制。我说关心的是既然晶界在特定温度下（我们感兴趣的工艺温度）始终存在，那么阻碍晶界融合和单晶化的机理到底是什么？这是前一篇文章都谈到的问题。进一步反过来想，这种阻碍机制能不能指导我们获得纳米多晶陶瓷？在纳米金属块体材料发展中已经有很多的相关工作，但是在陶瓷体中实现真正的纳米多晶陶瓷仍然需要理论和实践的指导。

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