先进结构陶瓷材料的研究进展[1]
高熵陶瓷性能及应用的研究进展
高熵陶瓷性能及应用的研究进展摘要高熵陶瓷是一种新兴的陶瓷材料，虽然问世只有短短的几年，但是在性能和应用方面都取得了一定的进展。
本文从高熵陶瓷的性能及应用两方面进行了简要的总结及展望。
关键词高熵陶瓷；性能；应用；展望高熵陶瓷性能优异，应用广泛，作为结构陶瓷具有高硬度高耐磨性的特征，作为功能陶瓷具有优异的热电性，低热导等特征，可应用于超高熔点陶瓷，热电材料，催化剂及电极材料等领域。
本文简要综述了高熵陶瓷的性能及应用两方面，最后进行了简要的总结和展望。
1.高熵陶瓷的性能高熵陶瓷的类型众多，不同类型的高熵陶瓷性能各异，主要具有热导率低，比电容高，锂离子存储能力强，硬度高，抗氧化能力强等优异性能。
1.1.热导率低：高熵陶瓷晶格中产生的大量晶格畸变以及高熵陶瓷组元的增加都会使得其热导率下降，例如Chen等人[1]制备的(Zr0.2Hf0.2Ti0.2Nb0.2Ta0.2)C碳化物高熵陶瓷具有0.39W·m-1·K-1的低室温导热系数以及0.74mm2/s的低热扩散率。
Yan等人[2]制备的(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)C碳化物高熵陶瓷，在氩气环境中超过1140℃时仍具有热稳定性，该高熵陶瓷的导热系数低，扩散率远低于五元碳化物HfC，ZrC，TaC，NbC和TiC。
1.2.比电容高，锂离子存储能力强：氧化物和氮化物高熵陶瓷具有出色的电容保持能力如Jin等人[3]制备的（V0.2Cr0.2Nb0.2Mo0.2Zr0.2）N氮化物高熵陶瓷在100 mV/s的扫描速率下可获得78 F/g的比电容,具有作为超级电容器的应用潜力，另外Qiu等人[4]使用（Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2）O氧化物高熵陶瓷作为锂离子电池的负极材料，该高熵陶瓷可提供约1585 mAh/g的高初始放电比容量，和920mAh/g的可逆容量，并且经过长期循环，电极仍然保持稳定。
1.3.硬度高：碳化物高熵陶瓷一般都拥有更高的硬度如Sarker 等人[5]制备的（Hf0.2Nb0.2Ta0.2Ti0.2Zr0.2）C和（Hf0.2W0.2Ta0.2Ti0.2Zr0.2）C碳化物高熵陶瓷的硬度分别为32 GPa（几乎比ROM预测高50％）和33 GPa，可用作设计新型超硬材料。
先进陶瓷材料制备研究进展
图1溶胶-凝胶法制备BGs 的工艺流程图1前言先进陶瓷具有精细的结构，其化学键为离子键和共价键，键合能大，因而具有金属和高分子材料所不具备的高模量、高硬度、耐腐蚀等性能以及光、声、电等优异功能特性。
先进陶瓷优良的综合特性促使其广泛应用于电子、机械、计算机、医学工程、化工等各个领域。
近年来，先进陶瓷广泛受到材料科学工作者的关注。
随着先进陶瓷各种功能的开发，其市场规模将不断扩大，早在几年前先进陶瓷材料及其产品的销售总额就已超过500亿美元，年增长率达8%[1]。
随着高新科技的不断发展，先进陶瓷在某些高技术领域已成为关键材料和瓶颈材料，因而传统的经验技术已不能满足先进陶瓷的制备要求。
国内外学者对先进陶瓷材料的制备技术进行了大量研究[2-3]。
目前，先进陶瓷材料的制备不再是沿用传统的方法，而是采用与现代科技相结合的高新技术。
与传统的经验技术相比，高新技术制备的先进陶瓷尺寸精度高、结构均匀、致密度高、机加工量少，由此取代传统技术成为目前先进陶瓷材料制备的主流技术。
鉴于此，有必要对该材料的先进制备方法进行归纳分析，以期为先进陶瓷的制备、研究和生产提供参考。
2先进陶瓷素坯的制备技术事实上，与传统固相反应法相比，溶胶-凝胶工艺的反应温度低，粉体高度均匀，纯度可达化学纯[4-5]，并且可在溶液中对陶瓷薄膜或纤维的形状进行修饰[6-7]，具有优越的控制能力。
采用溶胶-凝胶法制备氧化铝陶瓷晶粒,可以缩短反应时间，并使各晶面产生各向异性，有效控制晶粒的形状。
按照工序，将氧化铝粉体配制成具有流动性的液态流体，在装有透射式X 射线测厚仪的流延机上进行流延成型，可制得厚度仅为10um，误差不超过1um 的高质量超薄型氧化铝陶瓷基片。
BGs 是一种多孔陶瓷材料，能够与骨等软硬组织结合，对宿主的伤害小[8-11]。
Eshsan Vafa 等[12]从苹果当中提取自制醋为催化剂，用溶胶-凝胶法合成了BGs，其流程如图1所示。
以往的研究表明，商业BGs 颗粒的粗糙度、孔隙率和均匀度都小于用溶胶-凝胶法制备的BGs 颗粒[13-14]。
结构陶瓷韧化机理的研究进展
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２ ６４
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缺１ ３试件在其缺 口处的应 ／应变状态 ｆ ］
面的缺 口根 部 。
４ ３缺 口件 危 险 点的 确 定 ． 缺 口试 件 与 光 滑 件 不 同 ，缺 口件 在缺 口附 近 的应 力应 变 状 态 为 三 维 状 态 ， 在研
，
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材料 力学性能 。新原皓一将纳米颗粒增韧 机理 归结 为 ：１组织 的微细化作用。加入 （） 颗 粒 相 ， 可抑 制 晶粒 成 长 ，细 化 晶粒 、避 免异常 晶粒的长大 ； ２残余应力的产生使 （） 晶粒 内破坏成为主要形式 ； ３控制弹性 模 （） 量 Ｅ和热膨胀系数 改善陶瓷制品强韧性 ； （） ４纳米颗粒的加入 ，纳米颗粒和基体颗粒 内部形 成次 界 面 ，有钉扎 位错 作用 。 纳 米 复 合 陶 瓷 中 ，纳 米粒 子 以 “ 晶界
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２ ０ 年第 １ 期 ０７ ９
Ｃ ＩＡ ｓ ｉ ｃ ｌ ｌ 制ｏ｜ Ｙ Ｉ ＯＭＡ ＩＮＯ ｔ ０７ ＨＮ ｃ￡ Ａ ）Ｔａ ＬＧ Ｎ Ｒ ＴＯ ｃ， ０ Ｎ Ｉ ｏ Ｆ ２
结构陶瓷韧化机理的研究进展
颗粒应 用较多 。如 ：前人实验研 究表 明 ： 经２ ０ ａ ０ＭＰ 冷等静压成型，１０ ￣ 保温 ３ ） ３０ Ｃ（ ｈ 空气 中无 压烧 结制 备的 ５％（ 积分 数 ） 体 Ｌ Ｔａ Ａ１０ 陶瓷复合材料 ，基体晶粒 ｉ Ｏ／ ２ 均 匀细 小，增韧效果较好 ，断裂韧性 由未 增韧的 ２ ５ ａ、 ．ＭＰ ｍ 提高到 ５２ ａ、 ．ＭＰ ｍ 近年 来人们发现 ：纳米 颗粒 增韧 比微
钛碳化硅陶瓷材料的研究进展
钛碳化硅陶瓷材料的研究进展贾换 王娇 徐简 武国强(西安思源学院 陕西西安 710038)摘要：三元层状化合物钛碳化硅是一种结合金属和陶瓷性能的新型金属陶瓷，它具有较高的力学性能、优良的耐磨损性能、导热导电性能、良好的耐腐蚀和抗高温氧化性能等，被广泛应用于机电、化工、冶金和航空航天等领域。
该文首先综述了Ti3SiC2材料的结构、制备方法，其次对Ti3SiC2材料的制备工艺、力学性能等进行了介绍，最后对Ti3SiC2材料未来研究方向进行了展望。
关键词：Ti3SiC2制备 性能 第二相中图分类号：TQ175文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)16-0120-04Research Progress of Ti3SiC2Ceramic MaterialsJIA Huan WANG Jiao XU Jian WU Guoqiang (Xi′an Siyuan University, Xi'an, Shaanxi Province, 710038 China)Abstract:The laminated Ti3SiC2is a new kind of metallic ceramic because they combine properties of metallic andceramic simultaneously. Due to the favourable high mechanical property, excellent wear resistance, thermal andelectrical conductivity and excellent high temperature oxidation resistance properties, Ti3SiC2ceramic materials areused in a wide range of fields such as electromechanical, chemical machinerymetallurgical and aerospace. Ti3SiC2materials preparation, structure and preparation method are reviewed. This paper summarizes properties, preparationmethods and the future research direction of Ti3SiC2composite materials.Key Words: Ti3SiC2; Preparation technology; Performance; Reinforced phaseMn+1AXn是三元层状化合物，如Ti3SiC2、Ti2A1C、Ti2SnC、Ti3A1C2等，其中最典型的是Ti3SiC2[1]。
先进陶瓷材料研究现状
电子陶瓷主要用作 芯片 、 、 电容 集成电路封装 、 传感器 、 绝
缘像 、 铁磁体 、 电陶瓷 、 导体 、 压 半 超导 等。主要材料有 ： 钛酸
薯 叶明－ 攫 高 工师 昌 ２ － ， 级 级 程 ０ ￣２ ｛ ．教 宏 ０９ ）男 １
陶瓷 ． 基于其优异的力学性能 特别是高温力学 性质和各 种光、
热、 声、 电、 磁的功 能 ， 以在工业各个 领域 ， 石油 、 可 如 化工 、 钢 铁、 电子 、 纺织和汽车等行业 中 ． 以及在很 多的 尖端 技术领域
２ 先进 陶瓷材 料 的特 点
这里将现代 的陶 瓷材 料 冠 以“ 先进 （ 也可 称作 “ 精缅 、 “ 高技 术 ）是为 了与传统的陶瓷材料相区别 。先进陶瓷与 等 ．
和长石等不 加处理直接使 用 ； 而现 代陶 瓷则使用经 人工合成
的高质量的粉体作起始 料 。
电子陶瓷是先进陶瓷 中最 成熟 的 ， 占先进陶 瓷市场份 额
的 ６％ 。 ５
（） ２结构的不同。由于原料 的不同导致 传统陶 瓷材 料 中
化学和相组成的 复杂 多样 ， 杂质威 份和 杂质相众多 而不易控
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中国陶瓷工业 ２Ｏ Ｃ２年 ２ 月 第９ Ｉ 卷 期
Ｃ Ｉ Ｈ ＮＡ ０口 加 Ｃ Ｄ ｓ ＲＹ ｕ￣ ｒ Ｆ ｂ． ０ 已 ｅ ２Ｏ ９ Ｎ ． ． ｏ１
文宣编号： ０— ｇ （ ｚ ￣ ０ ０ ０ １ ６ ２ｒ ｚ ， 一０ — ７ ０ ￣ｍ ） ｏ ３
主要考虑的性 能有 ： 相对 电常数及 磁 导率 ， 导率和 热导 电
率； 用于封装时 ． 与金属的连接 性能（ 热匹配性） 也根重要。 钛酸顿的最大用谴是 作为陶瓷电容器 的介 电层 。三前世
Ti3SiC2陶瓷材料的研究进展
关 键词 ： ｉ ｉ２ 制备ｌ Ｔ ｃ ； Ｓ 性能ｌ 塑性变形； 应用
中圈分 类号 ： Ｑ１４ Ｔ ７
文献标 识码 ：Ａ
文章 编 号 ：１７ ０ ２ （０ ６ ２ ３ ７ ６３— ２ ４２ ０ ） —６ —０
Ｎｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ａ ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ３ ｉ ｗ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｌ ｙ ｒ ｄ ｃ ｒ ｍ ｃ ＴｉＳ Ｃｚ
一
Ｘ为碳 或氮元 素） ，并 划 分 为 ３ 大 类 ：２ １相 １
Ｍ２ ＡＸ、３ ２相 Ｍ３ ２ １ １ ＡＸ 、４ ３相 Ｍ４ ３ ＡＸ 。它 们 具 有
２０ ０ ６年 ４月
Ａｐ ． ２ ６ ｒ ００
Ｔ３ ｉ２ ｉ Ｃ 陶瓷 材 料 的研 究 进 展 Ｓ
刘继进 ，李松林
（ 中南大学 粉Biblioteka 冶金 国家重点实验室 ，长沙 ４ ０ ８ ） １０ ３
摘 要 ： 层状结构的 Ｔ。ｉ２ ｉ Ｃ 陶瓷属于六方晶体结构， ｓ 空间群为 Ｐ ｍ ｃ ６／ ｍ 。它结合了金属和陶瓷的许多优异性
Ｓ ｓ ｉ ｓｅ ｔ ｔｄ ｔ ｅａ ｐｏ ｓｎ ａ ｄｄ ｔ ｏ ｉｈ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｅａ ｃａ ｄ ｆｎ ｔ ｎ ｌｍａｅ ｉｌ． ｏ ＴｉｓＣ２ｉ ｓｉ ｅ ｏ ｂ ｒ ｍｉｉｇｃ ｎ ｉａｅｆｒｈｇ ｅ ｅａｕ ｅｓｒ ｃｕ ｅｃ ｒｍｉ ｎ ｕ ｃｉ ａ ｔｒ ｓ ｍａ ｏ ａ Ｔｈ ｒ ｂ ｈ ｒ ｓｎ ａ ｅ ｘ ｍ ｉｅ ｎ ｖ ｌａｅ ｈ ｒ ｅ ｔ ｓ ａ ｒ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ａ ｐｉａｉｎ ｏ ３ ｉ ． ｅ ｅ ｙ ｔ ｅｐ ｅｅ ｔｐ ｐ ｒｅ ａ ｎ ｓａ ｄｅ ａｕ ｔｓｔ ｅｐｏｐ ｒｉ ，ｆｂ ｉ ｔｏ ｔｏ ｎ ｐ ｌ ｔ ｆＴｉＳｃ２ ｅ ｃ ｃ ｏ Ｋ ｅ ｒ ： ＴｉＳＧ ｆ ｂ ｉａｉｎ ｐ ｏ ｅｔｅ ｐａ ｔｃｄ ｆｒ ｔ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ３ ｉ ｌ ａ ｒｃ ｔ ｒ ｐ ｒｉｓ ｌｓｉ ｅｏ ｍａｉ ；ａ ｐｉ ｔ ｏ ｏ ｃ ｏ
先进陶瓷材料研究进展试题
一篇课程综述（满分100分）（每题20分，满分100分）1.简述微纳米陶瓷材料增韧机理微米陶瓷增韧机理：（1）微裂纹增韧残余应变场与裂纹在分相周围发生反应，从而使主裂纹尖端产生微裂纹分支。
（2）相变增韧由分散相的相变产生应力场来阻止裂纹的扩展。
（3）裂纹扩展受阻裂纹尖端的韧性分散相发生塑性变形使裂纹进一步扩展受阻或裂尖钝化。
（4）裂纹偏转由于分散相和基体之间的TEC和E失匹而产生应力场，从而使裂纹沿分散相发生偏转。
（5）纤维拔出界面脱胶或纤维拔出。
纳米陶瓷材料增韧机理（1）“内晶型”结构效应弥散相引入有效的抑制基质晶粒的异常长大2 弥散相周围存在局部应力，使晶粒细化而强化了主晶界3 内晶周围的局部应力强化了主晶界而诱发穿晶断裂4 高温时阻止位错运动，提高陶瓷材料的高温力学性能，从而使材料得到韧化。
（2）铁弹性畴转换也是含有氧化锆的纳米复合陶瓷的增韧机制之一。
在应力作用下，铁弹性畴重新取向吸收能量，从而对增韧有贡献。
2.试述纳米固体材料结构特点纳米晶体材料由晶态纳米颗粒压制的纳米材料，每个小晶粒(1-100纳米)中的原子排列相同，且具有长程有序结构，而晶粒间的界面则是无序态结构。
具有巨大的颗粒间界面，界面部分占总体积的百分比很大(>50%)，缺陷结构极多(>70%)。
如5纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界.原子的扩散系数要比大块材料高1014～1016倍，从而使得纳米材料具有高韧性。
界面结构特征原子密度降低：界面部分的平均原子密度比同成分的晶体少10-30%最近邻原子配位数变化：由于晶界的原子间距差别也较大，导致最近邻原子配位数发生变化3.简述溶胶－凝胶法制备陶瓷粉体与无粉工艺溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。
先进陶瓷材料
BaTiO3结构
⑶ 压电陶瓷 当晶体受到外力作用产生变形时，其两端面出现正负
电荷，显示极化现象，反之，在晶体上施加电场引起 极化时，晶体产生变形，这种现象称作压电效应。 具有压电效应的陶瓷即压电陶瓷。利用压电效应可把 机械能转变为电能，或把电能转变为机械能。
压 电 效 应
目前常用的相变物质是四方相的氧化锆。
原则上讲，许多氧化物甚至非
氧化物陶瓷都可用氧化锆来增
韧。但实验结果表明，只有两
个系统效果最好，即氧化锆增
韧氧化铝和氧化锆增韧氧化锆,
后者又称部分稳定氧化锆(PSZ).
ZrO2韧化Al2O3的 组织(白色为ZrO2)
部分稳定氧化锆的导热率低(比Si3N4低4/5), 绝热性好; 热膨胀系数大，接近于发动机中使用的金属，因而与
⑴ 导电陶瓷 一般氧化物陶瓷是不导电的，但如果把某些氧化物
加热，或者用其它的方法激发，使外层电子获得足 够的能量，足以克服原子核对它的吸引力而成为自 由电子，这种氧化物陶瓷就成为电子导体或半导体.
导电陶瓷
陶瓷加热器
⑵ 介电陶瓷 介电陶瓷主要用于制造电容器，要求具有电阻率高、
介电常数大、介质损耗小等特点。金红石(TiO2)、钛 酸钙瓷(CaTiO3)、钛酸镁瓷(2MgO-TiO2)、钛锶铋瓷 (Bi2O3nTiO2溶于SrTiO3的固溶体) 用于高频电容器。 钛酸钡(BaTiO3)用于铁电电容器、半导体电容器等。
先进陶瓷材料
国外发展现状状 国际上从20世纪60年代开始重视研究先进陶瓷材料，
结构陶瓷略早于功能陶瓷。 60～70年代伴随着陶瓷学研究的新进展，一大批具
有优良性能的结构和功能陶瓷材料被发现和合成。 80年代以陶瓷发动机为背景，各国竞相加大了对陶
北京化工大学研究生课程中英文对照表
食品加工工艺学
Foodstuff Machining Technology
Bio552
食品生物技术
Biotechnology in Food Process
Bio554
糖品科学与工程
Glycosciences and Engineering
Bio561
生化反应工程
Biochemical Reaction Engineering
ChE510
传递过程原理（II）
Fundamentals of Transfer Process
ChE512
非牛顿流体的传递过程特性
Characteristics of Transferring Process for Non-Newtonian Fluids
ChE515
计算流体力学与传热
Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer
ChE562
分子模拟方法
Molecular Simulation Methods
ChE563
煤炭转化的化学基础
Chemistry of Coal Conversion Processes
ChE564
现代分子理论与计算化学导论
Molecular Theories and Computational Chemistry
ACh502
高等合成化学
High Synthesis Chemistry
ACh506
电极过程动力学
Kinetics of Electrode Processes
MSE501
材料物理
Materials Physics
MSE502
国内外有关陶瓷的研究综述
国内外有关陶瓷的研究综述国内外对陶瓷的研究综述导言陶瓷作为一种重要的材料，在人类历史上起着不可忽视的作用。
从古至今，陶瓷一直是人类生活中不可替代的一部分，无论是生活用品还是艺术品都离不开陶瓷的存在。
随着科技的发展，人们对陶瓷材料的研究也越来越深入。
本文将从国内外的角度对陶瓷的研究进行综述，探讨陶瓷在不同领域中的应用和技术进展。
一、陶瓷的定义和分类陶瓷是一种无机非金属材料，由粘土、石英和长石等天然矿物质制成。
根据材料的组成和特性，可以将陶瓷分为多个类别，如结构陶瓷、功能陶瓷和装饰陶瓷等。
1. 结构陶瓷结构陶瓷是指用于支撑、承载或隔热等结构应用的陶瓷材料。
这种陶瓷具有高强度、硬度和耐磨损性，广泛应用于航空航天、汽车工业和高速列车等领域。
近年来，新型结构陶瓷材料的研究呈现出多样化的发展趋势，如纳米陶瓷和多孔陶瓷等。
2. 功能陶瓷功能陶瓷是指具有特定性能和功能的陶瓷材料，如磁性陶瓷、电介质陶瓷和敏感陶瓷等。
这些陶瓷能够在磁场、电场或热场中表现出特定的响应和效应，被广泛应用于电子器件、传感器和储能设备等领域。
3. 装饰陶瓷装饰陶瓷是指用于装饰和艺术品制作的陶瓷材料，如瓷砖、陶艺和瓷器等。
这些陶瓷通常以其美观的外观和精美的工艺而闻名，代表着一定时期和地区的文化和艺术水平。
二、陶瓷的制备技术陶瓷的制备技术是陶瓷研究的核心内容之一。
随着科学技术的进步，陶瓷的制备技术也得到了不断发展和改进。
1. 传统制备技术传统的陶瓷制备技术主要包括手工制作和传统窑炉烧制。
这些技术虽然历史悠久，但制作过程繁琐，生产效率低下。
2. 现代制备技术随着现代科技的发展，陶瓷的制备技术得到了革命性的改变。
如现代陶瓷材料的制备常常采用机械成型、注浆成型和胶结烧结等自动化和半自动化的工艺，大大提高了陶瓷制作的效率和质量。
三、陶瓷的应用领域陶瓷作为一种多功能材料，其应用领域广泛。
无论是在传统行业中还是在现代技术领域，陶瓷都发挥着重要的作用。
1. 材料工程领域陶瓷在材料工程方面的应用主要体现在结构陶瓷和功能陶瓷的领域。
功能陶瓷材料研究进展概述
功能陶瓷材料研究进展概述1. 引言1.1 研究背景功能陶瓷材料在科学技术领域中具有重要的应用价值，其研究始于20世纪初期。
随着科技的发展和人们对高性能材料需求的提高，功能陶瓷材料的研究逐渐受到重视。
功能陶瓷材料具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、绝缘性能优异等特点，已经广泛应用于电子、生物医学、能源等领域。
随着科学技术的不断进步，人们对功能陶瓷材料的要求也越来越高，因此相关研究也不断深入。
研究背景的重要性在于为功能陶瓷材料的研究提供了必要的背景资料，有助于读者更好地理解功能陶瓷材料的定义、分类以及其在各个领域的应用情况。
【2000字】1.2 研究意义功能陶瓷材料是一种具有特殊功能或性能的陶瓷材料，具有广泛的应用前景。
功能陶瓷材料的研究意义在于其在电子、生物医学和能源领域等多个领域的重要应用。
通过对功能陶瓷材料的深入研究，可以开发出更加高效、耐用、环保的材料，推动相关领域的科技发展和产业进步。
功能陶瓷材料的研究还可以为解决环境污染、提高能源利用效率等问题提供新的解决方案。
功能陶瓷材料的研究具有重要的实际意义和社会意义，对于推动科技创新、促进经济发展、改善人类生活水平都具有积极的影响。
在未来的研究中，需要不断深化对功能陶瓷材料的认识，探索其更广泛的应用领域，为人类社会的可持续发展作出贡献。
2. 正文2.1 功能陶瓷材料的定义与分类功能陶瓷材料是一种具有特定功能的陶瓷材料，广泛应用于电子、生物医学和能源领域。
根据其功能和特性的不同，功能陶瓷材料可以分为多种不同的类别。
1. 结构陶瓷：主要用于机械结构和支撑组件，具有高硬度、高强度和良好的耐磨性。
2. 电子陶瓷：用于制造电子元器件的陶瓷材料，具有优良的绝缘性能和电磁性能。
3. 磁性陶瓷：具有较高的磁性能，可以用于制造电磁器件和储能器件。
4. 光学陶瓷：具有优良的透光性和光学性能，广泛应用于光学器件和激光器件制造领域。
5. 生物陶瓷：用于生物医学领域的陶瓷材料，具有良好的生物相容性和生物活性。
先进陶瓷材料
先进陶瓷材料先进陶瓷材料是指具有优异性能和广泛应用前景的陶瓷材料，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
与传统陶瓷材料相比，先进陶瓷材料具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐高温性、化学稳定性和绝缘性。
它们被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械、能源等领域，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
先进陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
这些材料具有优异的高温性能和耐磨性，因此在航空航天领域得到广泛应用。
例如，氮化硅陶瓷被用作航空发动机零部件的高温结构材料，氧化锆陶瓷被用作航天器热结构材料，氧化铝陶瓷被用作航空航天器的绝缘材料。
在汽车制造领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
碳化硅陶瓷被用作汽车发动机零部件的高温结构材料，氧化铝陶瓷被用作汽车刹车片的耐磨材料，氮化硅陶瓷被用作汽车发动机气门的耐磨材料。
这些材料的应用大大提高了汽车的性能和可靠性。
在电子领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化铝陶瓷被用作集成电路基板的绝缘材料，氮化硅陶瓷被用作电子封装材料，碳化硅陶瓷被用作电子散热材料。
这些材料的应用使电子产品具有更高的性能和可靠性。
在医疗器械领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化锆陶瓷被用作人工关节的材料，氮化硅陶瓷被用作牙科修复材料，碳化硅陶瓷被用作医疗器械的耐磨材料。
这些材料的应用使医疗器械具有更好的生物相容性和耐用性。
在能源领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氮化硅陶瓷被用作核能领域的结构材料，氧化铝陶瓷被用作火电厂的绝缘材料，碳化硅陶瓷被用作太阳能电池的基板材料。
这些材料的应用使能源设备具有更高的安全性和稳定性。
总的来说，先进陶瓷材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
随着科学技术的不断进步，先进陶瓷材料将会有更广泛的应用领域和更多的创新发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
陶瓷材料在核能领域的应用研究进展
陶瓷材料在核能领域的应用研究进展核能作为一种清洁、高效的能源形式在全球范围内得到广泛应用。
然而，核能发展过程中也面临着许多挑战，其中之一是寻找更安全、可靠的材料用于核能反应堆中。
陶瓷材料作为一类重要的结构材料，在核能领域的应用研究中逐渐引起了人们的关注。
本文将对陶瓷材料在核能领域的应用研究进展进行探讨。
首先，陶瓷材料在核能领域的应用主要集中在核反应堆领域。
陶瓷材料具有优异的耐热性、辐照稳定性和化学稳定性，能够承受高温、高压和强辐射环境下的极端条件。
其中，氧化物陶瓷材料如二氧化锆和氧化铝被广泛应用于核反应堆中的燃料元件和燃料覆盖物。
这些陶瓷材料能够有效地隔离核燃料和冷却剂，保护燃料元件的完整性和安全性。
其次，陶瓷材料在核能领域的应用还涉及到核废料处理与储存。
核废料处理是核能发展中不可忽视的环节，其中陶瓷材料发挥了重要的作用。
陶瓷材料的化学稳定性和抗辐照性能使其成为理想的核废料储存材料。
目前，陶瓷材料被广泛用于高放废料的固化和储存中，以确保核废料的安全处理和长期储存。
此外，陶瓷材料还在核能领域的传感器和探测器方面发挥着重要作用。
核能领域需要对辐射水平、温度和压力等参数进行精确监测，以确保核反应堆的稳定运行和安全性。
陶瓷材料的独特性能使其成为高温、高压和辐射环境下的理想传感器材料。
例如，氧化锆陶瓷作为热释电传感器的基底材料，其热致电阻效应能够提供高灵敏度和稳定性能，用于测量高温下的热张应力。
然而，尽管陶瓷材料在核能领域的应用前景广阔，但仍面临一些挑战和问题。
其中之一是陶瓷材料的脆性和低韧性，这限制了其在复杂应力环境下的应用。
此外，陶瓷材料的制备和加工也存在一定的难度和成本，需要进一步研究和技术的突破。
总之，陶瓷材料在核能领域的应用研究取得了重要的进展。
其优异的耐热性、辐照稳定性和化学稳定性使其成为核反应堆中的理想材料。
无论是用于燃料元件和燃料覆盖物，还是用于核废料处理与储存，陶瓷材料都发挥了重要作用。
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展泡沫陶瓷是一种由陶瓷材料制成的具有多孔结构的材料，具有轻质、高强度、隔热、隔音和耐高温等优良性能，在工程应用和科学研究中得到了广泛关注。
下面将介绍泡沫陶瓷的制备工艺和研究进展。
1.泡沫模板法：该方法首先制备泡沫模板，通常使用氨基泡沫塑料作为模板材料。
然后，将泡沫模板放在内衬钨丝网框架上，浸入陶瓷浆料中，使模板表面涂覆上陶瓷浆料。
接下来，将浸有陶瓷浆料的泡沫模板放入烘箱中进行预热和干燥。
最后，在高温下进行烧结得到泡沫陶瓷。
2.发泡剂法：该方法通过在陶瓷浆料中加入发泡剂，使其产生气泡并发泡。
首先，将发泡剂加入陶瓷浆料中，搅拌均匀。
然后，将陶瓷浆料倒入模具中，静置一段时间，使其发泡。
接下来，将发泡后的陶瓷浆料进行干燥和烧结，最终得到泡沫陶瓷。
3.泡沫釜法：该方法利用金属锋、砖颗粒和其他颗粒的混合物作为泡沫陶瓷的原料，将混合物填充到钢轻型容器中，形成泡沫陶瓷的预制块。
然后，在高温下进行烧结和退火，得到最终的泡沫陶瓷产品。
除了上述制备工艺外，还有一些其他的制备方法被提出和研究。
研究进展方面，目前泡沫陶瓷的研究主要集中在以下几个方面：1.硬质泡沫陶瓷的制备与性能研究：硬质泡沫陶瓷是一种具有高硬度和高抗压强度的陶瓷材料，主要由氧化铝等高硬度陶瓷制备而成。
目前研究主要集中在提高硬质泡沫陶瓷的制备工艺、提高其强度和改善其韧性等方面。
2.多孔性与性能关系研究：3.功能化泡沫陶瓷的研究：泡沫陶瓷具有优良的物理性能，可以通过表面处理或添加特殊的功能材料，如金属粉末、纳米材料等，赋予其特殊的功能，如防辐射、抗菌等。
功能化泡沫陶瓷的研究是一个新的研究热点。
总之，泡沫陶瓷作为一种具有广泛应用前景的新型材料，其制备工艺和研究进展还在不断发展和完善。
随着科学研究的深入和制备技术的不断改进，泡沫陶瓷将在各个领域得到更广泛的应用。
先进陶瓷材料的研究现状与发展趋势
（ 可 称作 也
“ 细 ”、 高 技 术 ” 精 “ １ ． 陶瓷 电子 电子 陶瓷 是 先进 陶瓷 中最 成 熟 的 ， 占先 进 陶 瓷 市 场 份 额 的 ６％。主要 用 于芯 片 、 ５ 电容 、
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功能性陶瓷材料的研究进展及应用
功能性陶瓷材料的研究进展及应用随着科技的不断发展，人们对材料的要求也越来越高。
在各种新材料中，功能性陶瓷材料以其良好的性能和广泛的应用前景受到了研究者们的广泛关注。
本文将从其研究进展和应用方面进行探讨。
一、功能性陶瓷材料的研究进展功能性陶瓷材料是在陶瓷基础材料体系中，通过设计和调控其结构和成分而具有某些特定的功能和应用性能的陶瓷材料。
其研究涵盖了多个领域，如电子、能源、环保、医疗等。
目前，功能性陶瓷材料的研究进展主要体现在以下几方面：1. 复合陶瓷材料复合陶瓷材料是通过将两种或两种以上的陶瓷材料进行复合制备而得到的新材料。
这种材料综合了各种陶瓷材料的优点，形成了一种具有多样性能和优异性能的材料。
近年来，复合陶瓷材料的研究方向主要集中在特种结构、特殊功能和多功能等方面。
例如，通过调控复合陶瓷材料的结构和成分，实现其对电磁波吸收和反射的作用，从而为雷达、通信等提供保障。
2. 纳米陶瓷材料纳米陶瓷材料是指其晶粒粒径小于100纳米的陶瓷材料。
由于纳米级粒子的特殊性质，纳米陶瓷材料拥有许多独特的物理、化学和机械性能，如优异的力学强度、高的比表面积、良好的导电、导热等性能。
例如，纳米氧化铝等陶瓷材料在制备催化剂、高效增白剂、染料和电池等方面有广泛的应用。
3. 智能陶瓷材料智能陶瓷材料是一种可改变形态和性能的陶瓷材料。
其在作用力的刺激下，能够发生力学、光学、磁学等方面的变化。
近年来，研究者们已经将其应用到诸如医疗、电子、光学、磁性材料等领域。
例如，利用智能陶瓷材料制作医用假肢、自适应表面的智能涂层、光子光钉制备等等。
二、应用前景功能性陶瓷材料具有优秀的特性和多样的应用前景。
其中包括：1. 医疗领域由于其能够满足医疗材料在生物相容性、理化性能和生物学功能等方面的要求，陶瓷材料已被广泛应用于医疗领域。
例如，骨修复材料、人工关节材料、口腔修复材料、种植材料、仿生材料、皮肤修复材料等。
2. 电子领域目前，功能性陶瓷材料在微波吸收、作为永磁材料和微电子器件中有广泛的应用。
先进陶瓷材料
功能陶瓷材料及其应用研究进展发布时间：2008-02-29 /多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点。
基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学，制备了亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其薄层化*金属内电极mlcc。
研制了低烧铁氧体材料及其片式电感器。
介绍了压电陶瓷超声徽马达的结构与特性。
功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。
功能陶瓷材料种类繁多，用途广泛，主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导体、电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。
它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。
功能陶瓷及其新型电子元器件对信息产业的发展和综合国力的增强具有重要的战略意义。
电子信息技术的集成化和微型化的发展趋势，推动电子技术产品日益向微型、轻量、薄型、多功能和高可*的方向发展。
功能陶瓷元器件多层化、片式化、集成化、模块化和多功能化以及高性能低成本是其发展的总趋势。
本文着重介绍部分功能陶瓷及其片式元器件应用研究的新进展。
1.铁电陶瓷及其高性能片式元器件多层片式陶瓷电容器(mlcc)是一种量大面广的重要电子元器件，广泛用于电子信息产品的各种表面贴装电路中。
大容量、薄层化、低成本、高可*等是mlcc发展的主要方向。
mlcc是陶瓷介质材料、相关辅助材料以及精细制备工艺相结合的高技术产品。
陶瓷介质材料是影响mlcc诸多性能的关键因素。
钛酸钡铁电陶瓷是mlcc 的主流材料。
它在居里点附近虽然有较高的介电常数，但其温度变化率也较大。
温度稳定型x7r mlcc是一种有广泛而重要用途的片式元件。
如何保证高介电常数与低容温变化率兼优是一个技术难题。
研究结果表明:通过添加物复合掺杂，控制烧结过程以形成化学成分不均匀的“芯(铁电相)-壳(顺电相)”结构，所制备的钛酸钡基x7r502 mlcc材料的室温介电常数可达5000左右，室温介电损耗小于1%，电阻率为1011ω?m。
国外先进陶瓷研发及产业化应用发展状况
国外先进陶瓷研发及产业化应用发展状况作者：谢志鹏范彬彬来源：《景德镇陶瓷》2021年第06期先进陶瓷是“采用高度精炼提纯或化学合成的粉体原料，具有精确控制的化学组成，通过产品结构设计，按照便于控制的制造技术加工、制备得到具有优异特性的陶瓷”。
先进陶瓷涵盖了结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷等各类氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等高性能陶瓷材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及优异的电学性能、光学性能、化学稳定性和生物相容性。
随着现代高新技术产业的快速发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的关键材料。
先进陶瓷不仅广泛应用于机械、化工、能源、环保等工业领域，而且在航空航天、通信电子、半导体微电子、生物医疗、国防军工及高铁、新能源汽车等高科技领域和新型产业中得到越来越多的应用。
据统计，先进陶瓷产业每年以8%左右的增长速度高速发展，全球先进陶瓷产业已达到数万亿级的市场规模。
但从陶瓷产业价值链来看，我国先进陶瓷许多企业和产品仍处于中低端，日、美、欧则占据了包括功能陶瓷和电子元器件在内的中高端市场。
本文从多方面介绍了国际上这些先进陶瓷的研发重点及其应用发展状况。
1、国外先进陶瓷研发与产业化重点面对先进陶瓷的巨大市场与应用前景，世界各国政府及先进陶瓷产业界都做出了许多积极响应。
从2000年开始，美国国家能源部与美国陶瓷协会联合资助并实施了为期20年的美国先进陶瓷发展计划。
欧盟第六次框架计划支持广泛的多领域课题研究，其中一些专门针对高性能陶瓷及其复合材料的先进制备技术，特别是英国、法国和德国在航空航天应用的背景下加强陶瓷基复合材料和超高温陶瓷材料的制备技术研究。
在先进陶瓷制备技术具有优势的日本更是加大力度发展新技术新工艺，其中以日本国立研究机构、日本京瓷和村田为代表的大公司在高性能先进陶瓷的开发研究方面取得了令人瞩目的成绩。
图1列出了上述国家的部分先进陶瓷企业在2020年的生产销售情况。
Ti_3SiC_2陶瓷材料的研究进展
用中 子衍射准确地 测定
了晶胞中原子的坐标、键长和键角等参数, 指出 : T i 原子和 C 原子之间的键长与它们的相应共价键 键长很接近, T i 原子与 Si 原子之间的距离稍大于 T i 和 Si 的共价半径之和, 非常接近 T i 的金属原子 半径和 Si 的共价半径之和; Si 原子之间以及 Si 原 子与 C 原子之间的距离很大 , 它们之间显然不存在 强键结合 ; 同时, T i6 C 八面体发生明显的扭曲 , 其 中的 C 原子偏离 Si 平面层 , 并导致 T i 与 C 之间有 不同的键长。 AMER 和 BARSOU M 等[ 3] 对 比 T iC0. 67 和 T i3 SiC2 的拉曼光 谱图发现: T iC 0. 67 所有的碳 空位 振动峰在 T i3 SiC 2 上都有对应的峰存在 , 只是其相 应的位置发生了变化; T i3 SiC 2 多出了 2 个 T iC 0. 67 所没有的峰 , 其一是在 150 cm 的尖峰 , 它归因于 Si 原子层与 T i 原子之间的剪切滑移, 其滑移机理 与石墨相同; 另一个是位于 340 cm 的宽峰, 该峰 形成的原因目前还不清楚。正因为 T i3 SiC2 与 T i 和 Si 平面层之间的弱键结合使其机械性能有各向异性, 在常温条件下也可由于平面的滑移而易于加工。
mmc. It combines both the mer its of the met als and cer amics and po ssesses a lo t of attractive pr operties such as ex cellent ther mal and electrical conductiv ity , goo d machinability , high ox ide and chemical cor ro sion r esist ance, go od ther mal shock resistance and high temperatur e strength, and go od plastic defor matio n and self lubr icaton abilities. So T i3 SiC 2 is estimated to be a pro mising candidate for hig h temper atur e str uctur e ceramic and funct ional mater ials. T hereby the present paper examines and ev aluates t he pro per ties, fabr ication method and applicatio n o f T i3 SiC 2 .
先进结构陶瓷复习 (答案汇总)
1、传统陶瓷与先进陶瓷如何划分？它们的开展过程有何特点？答：先进陶瓷与传统陶瓷的区别，可以从以下几方面来说明。
①原料：传统陶瓷以天然的粘土为主要原料，而先进陶瓷原料是人工提纯、人工化合成的高纯度物质。
②粒度：传统陶瓷的粉粒大小在0.1毫米以上，而先进的粉粒大小在0.01以下，有的到达纳米级别。
③制作工艺：先进陶瓷的成型方法也很多，有模压成型、等静压成型、注射成型、热压铸、流涎成型等，在烧结方面，温度要求更高，条件要求更严，方法也很多，有热压烧结、热等反响烧结、真空烧结、微波烧结、等离子烧结、自蔓燃烧结等，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产的烧结方式。
④加工：传统陶瓷一般不需要二次加工，先进陶瓷烧结成型后，能够进展切割、打孔、磨削、抛光等精细加工。
〔5、6点为资料中追加〕⑤性能应用：先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、计算机、宇航、医学工程等各方面得到广泛的应用。
⑥显微构造：普通陶瓷主要由莫来石以及SiO2为主，而先进陶瓷那么以单一相构成。
2、与金属比，陶瓷的构造和性能特点？为什么陶瓷一般具有高强度和高硬度？答：①构造：金属内部原子间结合的化学键为金属件，陶瓷材料的原子间结合力主要为离子键、共价键或离子–共价混合键；陶瓷材料显微构造的不均匀性和复杂性〔书P1-2〕性能：优点：高熔点、高强度、耐磨损、耐腐蚀；缺点：脆性大、难加工、可靠性与重现性差〔书P2〕②原因：上述陶瓷内部的几种结合键具有很高的方向性，结合力较强，破坏化学键所需能量较大，故硬度与硬度都较高，同时陶瓷材料化学键决定了其在室温下几乎不能产生滑移或位错运动，因此很难产生塑性变型，室温下只有一个较高的断裂强度。
3、如何评价陶瓷材料的力学性能？如何提高材料力学性能？答：强度方面从抗拉、抗压、抗弯以及抗热冲击性能评价；韧性方面通过单刃开口梁法或压痕法测量评价，硬度那么主要通过维氏硬度和洛氏硬度进展评价；通过颗粒弥散、纤维及晶须强化增韧来改善陶瓷的力学性能〔求补充〕4、影响陶瓷抗热震性的因素主要有哪些？答：影响因素主要有热应力、导热系数、热膨胀系数、弹性模量、断裂能、强度和韧性等；①导热系数高，材料各局部温差较小，抗热震性较好；②热膨胀系数较小，材料内部热应力较小，抗热震性较好；③弹性模量较小，在热冲击中可以通过变形来局部抵消热应力，从而提高抗热震性；④强度大，韧性强都能使材料抗热应力而不至于破坏，改善热震性。
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下的热拉丝更显示出陶瓷的优越性； 工业陶瓷中纳球磨 筒和磨球，金属表面除锈用的喷砂嘴，喷洒农药用的喷头 等。 总之，凡是需要耐磨、耐腐蚀的场合，几乎都会看到特 种陶瓷的存在。 ２．２ 耐高温、高强度、高韧性陶瓷
新型陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗腐 蚀等性能，因此在冶金、宇航、能源、机械等领域有重要的 应用。 由于陶瓷的韧性差，因此也限制了它的使用范围。 １９７５ 年澳大利亚的伽里耶（Ｇａｒｉｅ）首次成功地利用添加 氧化锆来大大提高陶瓷材料的强度和韧性， 自那时起世 界各国利用氧化锆增韧这一办法， 开发出多种具有高强 度和高韧性的陶瓷材料，掀起了寻求打不碎陶瓷的热潮。
先进陶瓷按用途可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大 类。 结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、 化学相生物等功能的高性能陶瓷。 功能陶瓷是指那些可 利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某 种使用功能的先进陶瓷。 先进结构陶瓷材料由于具有一
系列优异的性能，在节约能源、节约贵重金属资源、促进 环保、提高生产效率、延长机器设备寿命、保证高新技术 和尖端技术的实现方面都发挥了积极的作用。 本文着重 介绍近年来结构陶瓷的研究进展及发展趋势。
氮化硅陶瓷制品的种类很多，应用也日益广泛，例如 可做燃气轮机的燃烧室、晶体管的模具、液体或气体输送 泵中的机械密封环、 输送铝液的电磁泵的管道和阀门、铸 铝用永久性模具、钢水分离环等。 利用氮化硅摩擦系数小 的特点用作轴承材料，特别适合作为高温轴承使用，其工 作温度可达 １２００℃，比普通合金轴承的工作温度提高 ２．５ 倍，而工作速度是普通轴承的 １０ 倍；使用陶瓷轴承还可以 免除润滑系统，大大减少对铬、镍、锰等原料的依赖。 氮化 硅作为高温结构陶瓷最引人注目的就是在发动机制造上 获得了突破性进展。 美国用热压氮化硅制成的发动机转子 成功地在 ５０００ 转／ｍｉｎ 的转速下运转很长时间。 ２．１．２ 碳化硅陶瓷［９，１０］
步氧化，从而使它能在高温下工作。 用热压工艺可以制得 接近理论密度值的高致密碳化硅陶瓷， 它的抗弯强度即 使在 １４００℃左右的高温下仍可达到 ５００～６００ＭＰａ， 而其 它陶瓷材料在 １２００℃以后，强度都会急剧下降。 因此，碳 化硅是在高温空气中强度最高的材料。
高温燃气涡轮发动机要提高效率， 就必须提高工作 温度，而解决问题的关键是找到能承受高温的结构材料， 特别是发动机内部的叶片材料。 碳化硅陶瓷在高温下有 足够的强度，且有良好的抗氧化能力和抗热震性，这些优 良品质都使它极其适合作为高温结构材料使用。 用于在 １２００～１４００℃下 工 作 的 高 温 燃 气 涡 轮 发 动 机 叶 片 的 材 料， 许多科学家认为它和氮化硅陶瓷是最有希望的候选 材料。
氮化 物 陶 瓷 是 近 ２０ 多 年 来 迅 速 发 展 起 来 的 新 型 工
38 FOS HAN CERAMICS Vol.19 No.1 （Serial No.147）
程结构陶瓷。 氮化硅陶瓷和一般硅酸盐陶瓷不同之处在 于其中氮和硅的结合属于共价键性质的键合， 因而有结 合力强、绝缘性好的特点。
现代电光源对构成材料的耐高温、 耐腐蚀性及透光 性有很高的要求，而同时满足这些性能的材料直到 ２０ 世 纪 ５０ 年代后期才开始得到发展。 １９５７ 年，美国通用电器 公司的科布尔等人在平均尺寸只有 ０．３μｍ 的高纯超细 氧化铝原料中，添加氧化镁，混匀后压成小圆片，放在通 氢气的高温电炉中烧制，意外地发现它像玻璃一样透明。 科布尔还发现，把透明的陶瓷片放在显微镜下观察，几乎 看不到微气孔。 经过多次实验观察和研究分析发现，陶瓷 的透光能力和内部气孔大小有很大关系， 当微气孔的大 小在 １μｍ 左右时，厚度为 ０．５ｍｍ 的陶瓷试样只要含有千 分之三的气孔就能使光线的透过率减少 ９０％。 一般氧化 铝陶瓷中所含的气孔都超过这个数字。 因此，构成氧化铝 陶瓷的刚玉小晶体本身能够透过光线， 而陶瓷还是不透 明。 使陶瓷透明的关键， 是坯体中只能有一种晶型的晶 体，而且对称性愈高愈好，否则会发生双折射，此外气孔 要愈少愈好，有人做过试验，当气孔小到埃的数量级时， 光会沿着微气孔发生绕射现象，这有助于透明度的提高。 氧化铝陶瓷是高压钠灯极为理想的灯管材料， 它在高温 下与钠蒸气不发生作用，又能把 ９５ ％以上的可见光传送 出来。 这种灯是目前世界上发光效率最高的灯。 在相同功 率下，一只高压钠灯要比 ２ 只水银灯或 １０ 只普通白炽灯 发 出 的 光 还 要 亮 ，寿 命 比 普 通 白 炽 灯 高 ２０ 倍 ，可 使 用 ２ 万小时以上，是目前寿命最长的灯。 人眼对高压钠灯的黄 色谱线十分敏感，而且黄光能穿过浓雾，特别适合街道、 广场、港口、机场、车站等大面积的照明，效果极好。 目前， 许多国家正在推广使用，其发展速度之快，超过了以往任 何一种电光源。 由此不难看出，新型透明氧化铝陶瓷的出 现，引起了电光源发展过程中的一次重大飞跃，带来了巨 大的社会经济效益。
此外，为了提高切削刀具的切削性能，２０ 世纪以来， 刀具材料经过了高速钢和硬质合金两次发展过程， 目前 正在进入陶瓷刀具大发展的阶段。 新型陶瓷以其耐高温、 耐磨削的特点，已在 ２０ 世纪初引起了高速切削工具行业 的注意。 陶瓷刀具不仅红硬性高，而且具有高硬度、高耐 磨性，因此便成为制造切削刀具的理想材料。 目前，制造 陶瓷切削刀具的材料主要有氧化铝、氧化铝 － 碳化钛、氧 化铝 － 氮化钛 － 碳化钛 － 碳化钨、氧化铝 － 碳化钨 － 铬、 氮化硼和氮化硅等［１１］。 以这类材料制作的刀具没有冷却 液也可以工作，比起硬质合金来具有切削速度高、寿命长 等优点。 目前，欧美各国都已广泛使用陶瓷材料做钻头、 丝锥和滚刀； 原苏联确定了 ７０００ 多个品种的合金刀具， 用喷涂表面陶瓷涂层的办法来提高车刀的工作速度和使 用寿命。
１前 言
２０ 世纪 ６０ 年代以来， 新技术革命的浪潮席卷全球， 计算机、微电子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工 程等新兴技术的出现和发展，对材料提出了很高的要求， 能够满足这些要求的先进陶瓷材料应运而生， 并在这些 技 术 革 命 中 发 挥 着 重 要 的 作 用 ［１～４］， 同 时 也 极 大 地 促 进 了 陶瓷科学的发展和应用， 使陶瓷材料又一次焕发出了青 春， 在尖端科学领域得到广泛的应用， 如航天、航空、汽 车、体育、建筑、医疗等领域 。 ［４，５］
工业化生产碳化硅的方法是将石英、碳素（煤焦）、木 屑和食盐混合， 在电炉中加热到 ２２００～２５００℃下制成。 碳化硅陶瓷和许多陶瓷的不同之处， 在于它在室温下既 能导电，又耐高温，是一种很好的发热元件。 用碳化硅制 成的电热棒叫硅碳棒， 在空气中能经受 １４５０℃的高温； 质量 好 的 重 结 晶 法 制 成 的 硅 碳 棒 甚 至 可 耐 １６００℃的 高 温 ，远 高 于 金 属 电 热 元 件 （除 了 铂 、铑 等 贵 金 属 外 ），这 是 因为它在高温空气中会氧化生成一层致密的氧化硅薄 膜，起到隔离空气的作用，大大减慢了内层碳化硅的进一
陶瓷除作切削刀具外，利用其耐磨、耐腐蚀的特性还 可用作各种机械上的耐磨部件。 如用特种陶瓷制作农用 水泵、砂浆泵、带腐蚀性液体的化工泵及有粉尘的风机中 的耐磨、耐腐蚀件或密封圈等都已取得良好的实用效果。 此外，高纯氧化铝（刚玉）可制作金属拉丝模，尤其在高温
２００９ 年第 １ 期（第 １４７ 期）
佛 山 陶 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 39
先进陶瓷是有别于传统陶瓷而言的， 不同国家和不 同专业领域对先进陶瓷有不同叫法。 先进陶瓷也称高技 术陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特 种陶瓷、工程陶瓷等［１］。 先进陶瓷是在传统陶瓷的基础上 发展起来的，但远远超出了传统陶瓷的范畴，是陶瓷发展 史上一次革命性的变化。 通常认为，先进陶瓷是指采用高 度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进 行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的， 具有优异特性的陶瓷。
氮化硅的烧结与一般陶瓷的烧结工艺不同， 采用的 是反应烧结法，此法制造的氮化硅陶瓷，不能达到很高的 致 密 度 ，一 般 只 能 达 到 理 论 密 度 的 ７９％左 右 ，不 能 制 造 厚壁部件。 提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是 在高温下进行加压烧结，由此可得到热压氮化硅陶瓷，其 室温抗弯强度一般都在 ８００～１０００ＭＰａ。 如果在其中添加 少量氧化钇和氧化铝的热压氮化硅， 室温抗弯强度可达 到 １５００ＭＰａ，在 陶 瓷 材 料 中 名 列 前 茅 ，硬 度 很 高 ，是 世 界 上最坚硬的物质之一； 极耐高温， 强度一直可以维持到 １２００℃的高温而不下降， 受热后不会熔成融体， 一直到 １９００℃才 会 分 解 ； 有 惊 人 的 耐 化 学 腐 蚀 性 能 ， 能 耐 几 乎 所 有的无机酸（氢氟酸除外）和 ３０％以下的烧碱溶液，也能 耐很多有机酸的腐蚀，同时又是一种高性能电绝缘材料。 由于其热膨胀系数小，抗温度急变能力很强，因此氮化硅 陶瓷具有优良的力学性能， 在工程技术的应用上已占有 重要地位。
２００９ 年第 １ 期（第 １４７ 期）
佛 山 陶 瓷 37
Knowle dge Le cture
知识讲座
先进结构陶瓷材料的研究进展
路学成 任 莹
（军事交通学院装运机械系 天津 ３００１６１）
摘 要 先进陶瓷材料因其具有高熔点、高强度、高硬度、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化 等优良特性， 在许多应用领域有着金属等其它材料不可替代的地位。 本文综述了先 进结构陶瓷材料的研究应用现状和发展趋势。 关键词 先进陶瓷，结构陶瓷，研究进展