特种陶瓷简介
特种陶瓷
特种陶瓷复习资料第一章特种陶瓷的定义：采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料——特种陶瓷。
这类陶瓷又称为先进陶瓷或精细陶瓷。
分类：按化学成分：氧化物和非氧化物陶瓷按功能分：结构陶瓷和功能陶瓷结构陶瓷：利用力学和热学性能应用于制造发动机，切削工具和轴承等领域功能陶瓷：利用电光磁声化学等功能性，应用于检测，控制，以及生物医学领域等。
按性能：工程陶瓷，热功能，电功能，磁学功能，光学功能，化学功能，放射性功能，声学功能，生物医学功能。
第三章弹性模量的定义：在工程意义上，弹性模量是表征材料对弹性变形的抵抗能力。
在应力应变关系意义上，弹性模量代表着单位应力作用下原子间距的变化率。
陶瓷材料弹性模量的特点比金属大得多；压缩时比拉伸时大（金属相等）1 抗弯强度定义：材料抵抗抗弯曲不断裂的能力。
测试方法：三点弯曲 ：四点弯曲断裂韧性K 1C 的定义和测定方法断裂韧性:表征材料抵抗其内部裂纹扩展能力的性能指标K 1C —裂纹尖端的临界应力强度因子. 3 断裂韧性K 1C 的测定方法硬度的概念：硬度是材料抵抗外来异物压入时产生永久变形的能力 ()232/3t PL b ωσ=()232/3t PL b ωσ=()232/3t PL b ωσ=()232/3t PL b ωσ=影响因素表面原子或离子填充密度；弹性模量、强度、裂纹的方向、塑性变形程度等。
疲劳断裂在交变负荷产生的交变应力作用下，材料内部显微组织发生变化，最后导致的断裂。
称为疲劳断裂这样的变化过程称为材料的疲劳（或交变应力损伤）热学性质包括：热容量，热导率，热膨胀、耐热冲击性能等性质；3.4 陶瓷的增强和增韧1.细晶强化增韧2.晶界增强增韧3.相变增强增韧4.复合增强增韧1.2.晶界增强增韧原理通过改变晶相组成和烧结后的热处理，使晶界玻璃相结晶成高强度的晶界相来提高强度改变晶相组成• 3.相变增韧原理•利用晶态不同变体发生晶型转变时产生的体积变化使材料内部形成应力场，当材料断裂时，应力的释放阻止裂纹的扩张，只有增加外力做功，才能使裂纹继续扩展，于是材料的强度和韧性都得到了提高。
特种陶瓷的相关介绍
特种陶瓷的相关介绍特种陶瓷是指在传统陶瓷基础上，通过改变原始的成分配比、成形工艺、烧成工艺等，制成性能优异、用途广泛、具有特殊需求的陶瓷材料。
下面将对特种陶瓷的种类、应用领域和制造工艺等进行介绍。
特种陶瓷的种类1.电子陶瓷：以氧化铝、氧化铝质玻璃、石英等为原料，制成用于半导体器件包装、介质等的电子陶瓷。
2.结构陶瓷：以氧化锆、氧化铝、碳化硅等为原料，经过加压模压、注射成型后，高温烧制而成的具有高强度、抗磨损性、耐腐蚀性等性能的结构陶瓷。
3.生物陶瓷：以氧化锆、氧化铝、磷酸三钙等为原料，经过特殊制造工艺后，制成用于人工关节、牙科医疗和植入式医疗等领域的生物陶瓷。
4.热媒体陶瓷：以氧化铝、氧化锆等为原料，经过特殊工艺处理，制成用于高温传热的热媒体陶瓷。
5.摩擦材料陶瓷：以氧化铝、氮化硅、氧化锆等为原料，经过特殊烧制工艺，制成用于汽车、飞机、铁路等领域摩擦材料的陶瓷。
特种陶瓷的应用领域1.电子领域：用于电容器、介质、射频器件、振荡器、陶瓷滤波器、压电陶瓷、声波陶瓷等领域。
2.医疗领域：用于人工关节、人牙种植体、口腔修复等领域的生物陶瓷。
3.环保领域：用于重金属和有害气体的吸附、污水处理、空气净化等领域的陶瓷。
4.新能源领域：用于氢能源技术、太阳能电池等领域的氧化锆陶瓷。
5.机械领域：用于轴承、密封、磨损件等机械领域的结构陶瓷。
特种陶瓷的制造工艺特种陶瓷的制造过程包括原料选取、配料、成型、烧结等多个工艺环节。
原料选取是关键环节，不同种类的特种陶瓷要选取不同的原料。
例如，生物陶瓷需要选用生物相容性好、生物安全性高的原料，并采用特殊的工艺进行处理，保证最终陶瓷的生物可接受性。
配料是根据要求的化学组成比配制粉末混合物的重要环节，粉末混合方法有湿法和干法两种。
成型是将混合后的陶瓷粉末通过模具成型的环节，通常包括压制、注射成型、挤出成型和印制等多种成型方式。
烧结是将成型后的陶瓷样品放入特殊的烧结设备中加热处理的环节，经过高温烧结，使得陶瓷颗粒结合更紧密、密度更高，从而得到更高的强度和硬度。
特种陶瓷
2.特种陶瓷材料的分类：
特种陶瓷
结构陶瓷
功能陶瓷
生物陶瓷
3.各种陶瓷的特点及功能
结构陶瓷：具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、 耐腐蚀等特性。 功能陶瓷：具有导电、半导性、绝缘、透光、光电、 电光、声光、磁光等性能。 生物陶瓷：具有医疗(人工关节. 骨、牙齿等)和催 化等功能。 特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高新技术领域 中的地位日趋重要。
为保护政要，各国不惜高价在其座驾上安装高 性能防弹玻璃。去年8月，奥巴马成为总统候选
轻型透明装甲的另一应用是爆炸物（EOD）处理 行动。虽然有拆弹机器人的加入，但驻阿美军拆 弹部队还是要经常零距离面对简易路边爆炸装置。
人后，美国特工处便订制了大批被称为“透明
装甲”的新型防弹玻璃，它由4层不同透明物质 复合组成，能抵御化学物、火焰和多重枪击， 在就职典礼上成为保护奥巴马最重要的装备。
这在反映驻伊美军战争生活的美国大片《拆弹部
队》中不止一次出现。在他们所使用的防爆面甲 中，透明层压板占据了很大一部分重量。
轻型陶瓷复合装甲:装甲车辆的发展趋势是轻型化,即在保证攻击和防
护能力的前提下显著减小自重,以提高机动能力。
俄罗斯的罗斯托克”BTR-90装甲车车体用高硬度装甲钢制造，全焊接装甲结构，内有
无机非金属材料 ------------特种陶瓷
1.概述
特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、 高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷。突破了传统陶 瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、 氮化物、硅化物等为主要原料, 有时还可以与金属进 行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工 艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为 现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二 十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断现， 在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的 地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一 世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。
无机非金属材料工学 特种陶瓷
敏感陶瓷
材料的电学性能随热，湿，气，光，力等外 界条件的变化而产生敏感效应的陶瓷，统称为 敏感陶瓷（Sensitive Ceramics）
敏感陶瓷之一
热敏陶瓷 利用半导体陶瓷的电阻值对温度的敏感特性制成的一种对温度
敏感的器件，区热敏电阻器或热敏元件，它是温度传感器的一
种。根据热敏电阻器的电阻——温度特性，热敏半导体陶瓷可 分为负温度系数（NTC）热敏陶瓷、正温度系数（PTC）热敏
无机非金属材料工学
特种陶瓷
特 种 陶瓷
特种陶瓷是指采用高度精选的材料。具 有能精准控制的化学组成，按照便于控制 的制造加工技术，便于进行结构设计，并 具有优异特性的陶瓷
特 种 陶瓷与普通陶瓷的区别
特种陶瓷
原料以氧化物，氮化物，
普通陶瓷
以黏土为主要原料
硅化物，硼化物，碳化物为
主要原料 成分由人工配比，纯化物 相同类型的普通陶瓷由于 黏土的产地不同在结构和质 有较大差异
热释电陶瓷
热释电现象是一种自然现象，也是晶体的一种物理效应。晶体 受热温度升高，由于温度的变化，导致自发极化的变化，在晶体
的一定方向上产生表面电荷，这种现象称为热释电效应。
晶体中存在热释电效应的前提是：首先具有自发极化，即晶体 结构的某些方向的正、负电荷重心不重合（存在固有电矩）。二 是有温度的变化，即热释电效应是反映材料在温度变化的状态下 的性能。经过改性的PZT陶瓷，有良好的热释电性能，目前已制 成单个探测矩阵，在红外探测和热成像系统中得到应用。
氧化物陶瓷之一
氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷通常是指α-Al2O3含量为70%以上的氧化铝陶瓷。氧
化铝陶瓷的主晶相是刚玉（α-Al2O3）晶相。
氧化铝含量高，陶瓷的烧成温度也高。随着氧化铝的含量增加， 陶瓷具有的机械强度也提高；介电常数和比电阻提高，介电损
特种陶瓷
由于氧化铝熔点高达2050℃，导致氧化铝陶瓷的烧结温度普遍较高，从而使得氧化铝陶瓷的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具，这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。因此，降低氧化铝陶瓷的烧结温度，降低能耗，缩短烧成周期，减少窑炉和窑具损耗，从而降低生产成本。
预烧方法不同、添加物不同、气氛不同，预烧质量也不一样。工业中预烧氧化铝时，通常要加入适量添加物，如 、 、 等，加入量一般为0.3%～3%，添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。硼酸盐除碱效果好，氟化物可促进晶型转变，且收缩大、活性好。还原气氛也有利于排除Na2O等杂质。
预烧质量还与预烧温度有关：预烧温度偏低，则不能完全转变成 -Al2O3且电性能降低；若温度过高，粉料烧结， -Al2O3晶粒异常长大、硬度高，不易粉碎，且烧结活性低，制品难以烧结，不利于形成均匀的结构。一般情况下，Al2O3粉体煅烧温度控制在1400～1450℃。
湿化学法制备的Al2O3粉体粒径可达到纳米级，粒径分布范围窄，化学纯度高，晶体缺陷多。因此化学法粉体的表面能与活性比机械法粉体要高得多。采用这种超细Al2O3粉体作原料不仅能明显降低氧化铝瓷的烧结温度（可降150℃—300℃），而且可以获得微晶高强的高铝瓷材料。
4.2通过瓷料配方设计掺杂降低瓷体烧结温度
物料
-Al2O3
苏州土
CaCO３
BaCO３
烧骨石
ZrO2、CeO2、La2O3
Wt%
91
3
1.5
0.5
2
2
3.采用特殊烧成工艺降低瓷体烧结温度
采用热压烧结工艺，在对坯体加热的同时进行加压，那么烧结不仅是通过扩散传质来完成，此时塑性流动起了重要作用，坯体的烧结温度将比常压烧结低很多，因此热压烧结是降低Al２O３陶瓷烧结温度的重要技术之一。目前热压烧结法中有压力烧结法和高温等静压烧结法（ＨＩＰ）二种。ＨＩＰ法可使坯体受到各向同性的压力，陶瓷的显微结构比压力烧结法更加均匀。就氧化铝瓷而言，如果常压下普通烧结必须烧至1800℃以上的高温，热压20ＭＰａ烧结，在1000℃左右的较低温度下就已致密化了。热压烧结技术不仅显著降低氧化铝瓷的烧结温度，而且能较好地抑制晶粒长大，能够获得致密的微晶高强的氧化铝陶瓷，特别适合透明氧化铝陶瓷和微晶刚玉瓷的烧结。此外，由于氧化铝的烧结过程与阴离子的扩散速率有关，而还原气氛有利于阴离子空位的增加，可促进烧结的进行。因此，真空烧结、氢气气氛烧结等是实现氧化铝瓷低温烧结的有效辅助手段。
陶瓷新秀之特种陶瓷
陶瓷新秀特种陶瓷摘要：陶瓷是材料家族中非常古老的一个成员，广泛地应用于日常生活中。
进入20世纪，为了满足电子电气、热机、能源、空间、自控、传感、激光、通信、计算机等高新技术迅速发展的需要，以及基础理论和测试技术的不断发展，陶瓷材料的研究突飞猛进。
为了满足新技术对陶瓷材料提出的特殊性能要求，人们采用传统陶瓷的基本原理和工艺制备出了一系列新型的材料用于现代科学技术中，从原料、工艺和性能上与普通陶瓷有很大差别的一类陶瓷-------特种陶瓷应运而生。
特种陶瓷是一类采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计的，具有优异特性的陶瓷。
特种陶瓷综合性能优越，具有高硬度、抗高温、耐腐蚀、耐磨损、高绝缘性等结构特性和电磁功能、光学功能、生物化学功能等功能特性，前景广阔。
目前由传统陶瓷进化到一般特种陶瓷，再进化到纳米陶瓷，特种陶瓷的研究与应用上升到又一个新的阶段。
关键词：特种陶瓷；优异特性；结构特性；功能特性；纳米陶瓷一、特种陶瓷基本情况总括1.特种陶瓷概念传统陶瓷在世界上出现很早，应用已经非常成熟。
直至近代以来，陶瓷材料一直作为日常生活用品材料，在二站后，科技迅速发展，特别是新材料的发展上升到新阶段，人们对材料的性能要求越来越高，特种陶瓷应运而生。
通常认为，特种陶瓷是一类采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计的，具有优异特性的陶瓷。
与传统陶瓷相比，特种陶瓷的原料、结构、制备工艺和性能均有很多不同，呈现出丰富多彩的状况。
2.特种陶瓷材料分类根据性能及用途不同，陶瓷材料可以分为结构材料用陶瓷和功能陶瓷两大类。
根据化学组成可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等3.特种陶瓷材料性能与应用特种陶瓷具有高强度及耐热特性，可应用于发动机部件、陶瓷压辊、陶瓷导辊、热交换器、耐火材料等方面；耐腐蚀性和化学稳定性可应用于陶瓷过滤片、泵材料、阀门材料、陶瓷喷嘴、半导体工业用热处理坩埚；高硬度和耐磨性可应用于陶瓷工具、机械密封垫、陶瓷轴承、模具；密度小和低膨胀系数可应用于精密仪器部件、半导体生产装置部件；生物化学性可应用于人工骨头、人工牙根、人工关节。
特种陶瓷
4.1压电陶瓷简介
4.1.2 压电效应 4.1.2.1正压电效应 正压电效应―施加压力在压电晶体上， 会产生电荷。
4.1.2压电效应 4.1.2.2逆压电效应
逆压电效应——施加电压在压电晶 体上会产生应变。
4.2压电陶瓷的械振动转换成电信号 压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小 ，最多不超过本身尺寸的千万分之一 压电陶瓷频率稳定性好，精度高及适用频 率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长 ，特别是在多路通信设备中能抗干扰性强
表1 特种陶瓷的分类及应用 种类 高温陶瓷 性能 1500℃以上高温短期使用 1200℃以上高温长期使用 高强韧性、超塑性等 热稳定性及化学稳定性好等 压电、光电、电光等 超导性能 磁导率和矫顽力大，硬度高 透明、红外光、荧光性能好 生物和化学功能 应用 空间和军事技术、航空航天发动 机、柴油机耐热部件等 航空航天、模具、轴承、密封环 、阀门、 化工设备、高速切削刀具、防弹 装甲等 电子工业（电子元器件） 电子、能源、信息、交通、生物 医学等 微波器件、量子无线电等 激光技术、发光材料、光导纤维 等 生物器官等
特种陶瓷 Special Ceramics
目录
1.特种陶瓷的简介及发展
2.特种陶瓷的分类
3.高韧性陶瓷 4.压电陶瓷 5.发展前景
1.特种陶瓷的简介及发展 特种陶瓷（Special Ceramics）也被称为 先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶 瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷。 它主要是指以高纯度人工合成的无机化合 物为原料、采用现代材料工艺制备的、具有 独特和优异性能的陶瓷材料。 通常具有一种或多种功能，如：电、磁、 光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合 功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等 功能。
4.3压电陶瓷的一般工艺
特陶
一．名词解释1.特种陶瓷：不同于传统日用、建筑卫生陶瓷的用于现代工业、高科技技术领域的陶瓷材料，亦称先进陶瓷、高技术陶瓷或精细陶瓷等。
包括利用其力学、高温性能等的结构陶瓷与及利用其特殊功能的功能陶瓷等等。
2.功能陶瓷：利用材料的力学之外的性能的一类陶瓷材料，能表现出优异的电学性能、磁学性能、光学性能等。
如压电、热释电、热敏、气敏、湿敏、光敏、磁敏等以及其功能的耦合等等。
3.流延成型：将粉体加入粘合剂混合成浆料，再把浆料放入流延机的料斗中，流经薄膜载体上，形成膜坯。
4.反应烧结：通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，从而使坯体质量增加，孔隙减小，并烧结成为具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺5.95氧化铝陶瓷：以刚玉为主晶相，氧化铝含量在95%左右的陶瓷材料，具备优良的力学性能、热学性能及其它功能性。
6.部分稳定氧化锆陶瓷：是指在氧化锆中添加适量的可形成固溶体的氧化钇等物质，稳定四方氧化锆晶体不相变。
从而在室温得到不相变的四方和立方氧化锆的混合物，称为部分稳定氧化锆。
这种材料称部分稳定氧化锆。
简称PSZ。
7.微裂纹增韧：陶瓷材料中存在许多小于临界尺寸的微纹，这些微裂纹在负载作用下是非扩展性的，但大的裂纹在扩展中遇到这些裂纹时，使扩展裂纹转向，吸收能量，起到提高韧性的作用，称为微裂纹增韧。
8.表面强化韧化：由于氧化锆四方晶向单斜晶转变产生的体积膨胀，从而使表面产生压应力，起到强化和韧化的作用。
9.低膨胀陶瓷材料：指膨胀系数的绝对值小于2×10-6/℃的陶瓷材料。
10.蜂窝陶瓷：有规范的孔结构的陶瓷材料，主要利用其特殊的孔型结构，起到过滤、隔热、隔音、抗热震性等等性能的一类陶瓷材料。
11.复合材料：由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。
既保留原组成材料的重要特点，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。
这种材料称复合材料。
12.梯度陶瓷材料：在同一材料内不同方向上由一种功能逐渐连续分布为另一种功能的材料称为梯度材料。
特种陶瓷的特点和用途
特种陶瓷的特点和用途
特种陶瓷是一种在高温高压环境下制造出的陶瓷材料，具有独特的性质和用途。
由于其良好的耐热、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、导热性好等特点，特种陶瓷已经被广泛应用于许多领域，包括电子、机械、航空航天、医疗、化工、环保等。
特种陶瓷具有良好的耐热性。
在高温环境下，许多材料会出现熔化、变形或者老化现象，而特种陶瓷则能够保持其稳定的物理和化学性质。
因此，特种陶瓷被广泛应用于高温炉窑、热电站、航空发动机等领域。
特种陶瓷具有优异的耐腐蚀性。
在酸碱等腐蚀性物质的环境下，普通材料容易受到侵蚀和腐蚀，而特种陶瓷则能够保持其完整和稳定性。
因此，特种陶瓷被广泛应用于化工、环保等领域。
特种陶瓷具有良好的耐磨损性。
在高速运转的机械设备中，普通材料容易出现磨损和疲劳现象，而特种陶瓷则能够保持其完整和耐用性。
因此，特种陶瓷被广泛应用于汽车、船舶、机械等领域。
特种陶瓷还具有良好的绝缘性和导热性能。
在电子、医疗等领域中，特种陶瓷被广泛应用于电子元件、热敏电阻、医疗器械等方面。
特种陶瓷具有独特的性质和用途，已经成为现代工业中不可或缺的材料之一。
随着技术的不断发展和应用领域的不断扩大，特种陶瓷
的应用前景将会越来越广阔。
特种陶瓷
1、采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。
特种陶瓷有很多种叫法，例如：精细陶瓷、技术陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷等等。
2、粘土在陶瓷生产中的作用：1)粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。
2)粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。
3)粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。
4)粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。
5)粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
4、特种陶瓷分类：按特性和用途分⑴结构陶瓷⑵功能陶瓷⑶陶瓷基复合材料5、特种陶瓷性能（和金属材料相比）优点：高硬度，耐磨；高熔点，耐高温；高强度；高化学稳定性；比重小，约为金属1/3缺点：脆性大研究热点：如何提高陶瓷的韧性成为世界瞩目的陶瓷材料研究领域的核心课题！！！原因：化学键差异造成的。
金属：金属键，没有方向性，塑性变形性能好陶瓷：离子键和共价键，方向性强，结合能大，很难塑性形变，脆性大，裂纹敏感性强6、提高陶瓷韧性的方法1）利用金属的延展性2）利用晶须或者纤维增韧3）利用相变增韧4）纳米陶瓷增韧7、特种陶瓷用途特陶可以“上天入地”，“上天”指特种陶瓷应用于航天科技行业，“入地”指特种陶瓷可以应用于汽车等行业。
陶瓷刹车盘、陶瓷刀具、陶瓷装甲金刚石：作为世界上最硬的物质，是一种天然“陶瓷”。
8、陶瓷发动机优势①提高发动机热效率。
②减少辅助功率消耗，发动机结构简化。
③适应多种燃料燃烧④降低噪声，减少排气污染⑤减轻质量⑥资源丰富。
9、特种陶瓷研究方向探求材料的组成、结构与性能之间的关系组分一确定，工艺过程是控制材料结构的主要手段陶瓷的显微结构对材料性能影响很大，而材料的显微结构在很大程度上依赖于粉体特性。
1、粉体：作为物质的一种存在状态，粉体不同于气体、液体，也不完全同于固体；它是大量固体粒子的集合体，具有很多固体的属性，如物质结构，密度等等；颗粒间存在宏观空隙，颗粒间结合力较弱；同时它具有固体所不具有的流动性。
特种陶瓷
特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。
在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
纠错编辑摘要目录∙ 1 分类∙ 2 制作工艺∙ 3 发展新动向特种陶瓷特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大 ... 在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。
如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。
如压电、热电、电光、特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。
按照化学组成划分有：①氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
②氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
③碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
④硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。
⑤硅化物陶瓷：二硅化钼等。
⑥氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。
硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。
还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。
除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。
例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。
此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。
特种陶瓷概述
特种陶瓷概述特种陶瓷概述特种陶瓷概述摘要本⽂主要叙述了国内特种陶瓷市场发展和⽣产现状，讲述了相关的制备⽅法和最新的相关技术前沿⼯艺，最后展望了特种陶瓷未来的发展趋势。
关键词特种陶瓷；市场现状；制备⼯艺；发展规模、⼋、，刖⾔特种陶瓷也称为先进陶瓷、新型陶瓷、⾼性能陶瓷等，突破了传统陶瓷以黏⼟为主要原料的界限，主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料，有时还可以与⾦属进⾏复合形成陶瓷⾦属复合材料，是⼀种采⽤现代材料⼯艺制备的，具有独特和优异性能的陶瓷材料。
已成为现代⾼性能复合材料的⼀个研究热点。
特种陶瓷于⼆⼗世纪发展起来，在近⼆、三⼗年内，新产品不断涌现，在现代⼯业技术，特别是在咼技术、新技术领域中的地位⽇趋重要。
许多科学家预⾔：特种陶瓷在⼆^⼀世纪的科学技术发展中，必将占据⼗分重要的地位。
特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为⼯程结构材料和功能材料应⽤于机械、电⼦、化⼯、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。
⼀些经济发达国家，特别是⽇本、美国和西欧国家，为了加速新技术⾰命，为新型产业的发展奠定物质基础，投⼊⼤量⼈⼒、物⼒和财⼒研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展⼗分迅速，在技术上也有很⼤突破。
1.发展现状1.1市场情况:与20年前相⽐，⽬前我国特陶⾏业结构变化巨⼤，私营企业、外资企业的数量和⽐重迅猛增加，特别是外资企业增长势头迅猛，约占我国全部特陶企业的10%左右。
当前在电⼦陶瓷⾏业中，股份制和三资企业市场竞争⼒最强。
我国特陶市场的开放和市场规模的潜⼒，吸引许多国外企业纷纷进⼊，投资不断增加，规模逐步扩⼤，其投资模式已从最初的产品输⼊（经销产品）到⽣产输⼊（投资设⼚），再到应⽤研究输⼊（设⽴实验室），对我国本⼟特陶企业带来巨⼤挑战。
1995年我国特种陶瓷产品销售额80亿元⼈民币（约合10亿美元），其中电⼦陶瓷约占70%约56亿元；结构陶瓷占30%约为24亿元。
特种陶瓷
绪论，第一章特种陶瓷是一类“采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造加工技术的，便于结构设计的，具有优异性能的陶瓷。
”特种陶瓷与传统陶瓷材料差别体现在1、原材料不同2、结构不同3、制备工艺不同4、性能不同5、应用领域不同。
理想粉体：1、形状规则一致，各向同性。
2、粒径均匀且细小3、不结块4、纯度高5、能控制相。
特种陶瓷粉体应有特性：1、化学组成精确2、化学组成均匀性好3、纯度高4、适当小的颗粒尺寸5、球状颗粒且尺寸均匀单一6分散性好无团聚。
团聚体:团聚体由一次颗粒通过表面力吸引或化学键键合形成的颗粒，是很多一次颗粒的集合体。
团聚原因：1、分子之间的范德华力；2、颗粒间的静电引力；3吸附水分的毛细管力；4、颗粒间的磁引力。
5、颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。
由以上原因形成的团聚体为软团聚体，由化学键键合形成的团聚体为硬团聚体，团聚体的形成使体系能量下降。
粉体颗粒表面能：内部原子在周围原子的均等作用下处于能量平衡的状态；而表面原子只是一侧受到内部原子的引力，另一侧则处于一种具有“过剩能量”的状态，该“过剩能量”就称为表面能。
粉体表面颗粒的“过剩能量”就称为粉体颗粒的表面能。
粉体制备方法一般有两种：1、粉碎法；2、合成法。
粉碎法是由粗颗粒来获取细粉的方法，通常采用机械粉碎（机械制粉），现在已经发展到采用气流粉碎，但是不易制得粒径在1微米以下的微细颗粒。
合成法是由离子，原子，分子通过反应、成核和成长、收集、后处理来获得微细颗粒的方法（化学制粉）。
特点：纯度高，粒度可控，均匀性好，颗粒微细，可以实现颗粒在分子水平上的复合均化。
包括固相法，液相法，气相法。
溶胶凝胶法：用于制备纳米颗粒和薄膜。
它将金属化合物或氢氧化物浓溶液溶胶转变为凝胶，再将凝胶干燥后进行煅烧，然后制得氧化物的方法。
优点：1、在溶液中进行反应，均匀度高；2、化学计量准确，易于改型掺杂；3烧结温度可较大降低；4、制得的粉料粒径小，分布均匀，纯度高。
绪论-特种陶瓷材料及工艺
的雷达天线罩、导弹鼻锥等部件。
其他领域应用案例
环保领域
特种陶瓷材料可用于环保领域，如制造高温烟气过滤器、催化剂载 体等，具有优异的耐高温、耐腐蚀和催化性能。
新能源领域
特种陶瓷材料在新能源领域中也有广泛应用，如用于太阳能电池板、 燃料电池中的电解质材料等。
高端装备制造
特种陶瓷材料还可应用于高端装备制造领域，如高精度轴承、超硬刀 具等，提高装备的耐磨性、精度和使用寿命。
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等静压成型
利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的特点，将 原料粉末装入橡胶或塑料等软模中，在各方向均匀加压， 得到密度均匀、形状复杂的坯体。
烧结过程控制及优化
根据原料的性质和特种陶瓷的性能要求，选择合适的 烧结温度和时间，以获得致密的显微结构和优异的性
能。
输入 气标氛控题制
在烧结过程中，通过控制气氛的组成和分压，可以实 现对陶瓷材料的氧化、还原、氮化等反应的控制，从 而得到具有特定性能的特种陶瓷。
化学稳定性及耐腐蚀性
耐酸碱腐蚀
特种陶瓷材料如氧化铝、氮化硅等，在 强酸、强碱环境下具有优异的耐腐蚀性。
耐化学腐蚀
特种陶瓷材料在多种化学介质中具有 很高的稳定性，不易发生化学反应。
抗氧化性
高温下，特种陶瓷材料能够抵抗氧化 气氛的侵蚀，保持稳定的化学性质。
生物相容性
部分特种陶瓷材料具有良好的生物相 容性，可用于医疗、生物工程等领域。
成型方法及设备简介
干压成型
将干燥的原料粉末放入模具中，通过压力机施加压力，使 粉末颗粒紧密结合形成所需形状的坯体。
热压铸成型
在加热加压的条件下，使原料粉末与有机添加剂混合后形 成的料浆注入金属模具中，冷却后得到所需形状的坯体。
特种工程陶瓷简介
国内市场的部分稳定氧化锆的应用正处于起 步发展阶段，主要为:光纤接插件及套管、氧化锆 磨介、刀具、纺织及烟草机械承板等。其中磨介 占据一半以上的份额，以适应对耐磨性和机械强 度提出更高要求的工作条件。出现的氧化锆增韧 氧化铝陶瓷(简称ZTA)材料，主要是在氧化铝母相 基质中引入一定量的相变材料氧化锆所形成的一 种复相精细陶瓷材料。这种复相陶瓷材料既显现 出氧化锆陶瓷高韧性和高强度的特性，又保留了 氧化铝陶瓷高硬度的优点，而且随着这种综合力 学性能的提高，其耐磨性也得到了较大的改善。
碳化物复合陶瓷 微波超高温烧结碳化硼陶瓷装甲材料 高致密的碳化硅/碳化硼复合陶瓷，其弯曲 强度即使在1400°C左右的高温下仍可达500～ 600MPa。该公司采用微波增强反应渗透工艺生 产的碳化硅/碳化硼复合特种陶瓷材料具有比重 小、高硬度、高模量、耐冲击的特点，应用于 新一代的陶瓷装甲。
耐高温、高强度、高韧性陶瓷
SiC陶瓷的高温蠕变速率小。在高温长时 间使用中，SiC陶瓷很稳定，抗氧化性好，强 度较少受环境(例如氧化)的影响。SiC的耐急 冷急热性好，且具有优良的高温抗腐蚀性。因 而，碳化硅常用于制备航天器燃烧室、火箭喷 嘴及轴承、滚珠、机械密封等处。
3、碳化硼陶瓷
碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点和低密 度，良好的物理性能和优越的抗化学侵蚀能 力的特点，是优异的结构陶瓷，在民用、宇 航和军事等领域都得到了重要应用。但碳化 硼陶瓷有两个致命的弱点:①碳化硼陶瓷的 断裂韧性很低;②原子间以牢固的共价键连 接，共价键含量高达93.9%，因而，获得高 密度的烧结体非常困难。
常用结构陶瓷
1、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷是近20多年来发展起来的新型工程陶瓷， 与一般硅酸盐陶瓷不同之处在于氮化硅的结合属于共价键 性质的结合，因而有结合力强、绝缘性好的特点。用热压 工艺可制得接近理论密度的高致密的氮化硅陶瓷，其弯曲 强度即使在1400℃左右的高温下仍可达500－600MPa，而 经添加剂经过优化后的氮化硅陶瓷1400℃下仍然可以维持 接近1000MPa的强度。通过复相增韧的氮化硅基复合材料， 其断裂韧性可以达到2OllMPa•m1/2。以Y2O3－La03为添加 剂的自韧氮化硅，其室温和1350℃的断裂韧性可分别达到 4-1213 MPa•m1/2和2224MPa•m1/2。
特种陶瓷整理版
绪论1名词解释特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，具有优异特性的陶瓷。
结构陶瓷：具有高硬、高强、耐磨、耐蚀、耐高温、润滑性好等性能，可用作机械结构零部件的陶瓷材料。
功能陶瓷：具有声、光、电、热、磁特性和化学、生物功能的陶瓷材料。
2简述特种陶瓷和传统陶瓷的区别①原材料不同。
传统陶瓷以天然矿物，如粘土、石英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粉体作起始材料，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界线，代之以“高度精选的原料”。
②结构不同。
传统陶瓷的组成由粘土的组成决定，不同产地的陶瓷有不同的质地，所以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、杂质成分和杂质相较多而不易控制，显微结构粗劣而不够均匀，多气孔；先进陶瓷的化学和相组成较简单明晰，纯度高，即使是复相材料，也是人为调控设计添加的，所以先进陶瓷材料的显微结构一般均匀而细密。
③制备工艺不同。
传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型，如泥料的塑性成型和浆料的注浆成型，材料的烧结温度较低，一般为900℃-1400℃，烧成后一般不需加工；而先进陶瓷一般用高纯度粉体添加有机添加剂才能适合于干法或湿法成型，材料的烧结温度较高，根据材料不同从1200℃到2200℃，烧成后一般尚需加工。
在制备工艺上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等先进手段。
④性能不同。
由于以上各点的不同，导致传统陶瓷和先进陶瓷材料性能的极大差异，不仅后者在性能上远优于前者，而且特种陶瓷材料还发掘出传统陶瓷材料所没有的性能和用途。
传统陶瓷材料一般限于日用和建筑使用，而特种陶瓷具有优良的物理力学性能，高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震，而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能，某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料。
无机非金属新材料-特种陶瓷的发展及建议
无机非金属新材料-特种陶瓷的发展及建议摘要：特种陶瓷品种繁多，应用领域广泛。
无论从产量方面还是技术方面我国与发达国家都存在差距。
本文将从特种陶瓷的制备技术和原料配方，还有管理角度进行分析我们国特种陶瓷的发展现状，并提出关于我国特别陶瓷发展的科学合理建议。
关键：特种陶瓷；发展战略；战略分析；无机非金属新材料1.特种陶瓷的定义、分类与主要用途1.1 特种陶瓷的定义特种陶瓷(Special Ceramics)又称为精细陶瓷（Fine ceramics）,先进陶瓷（Advanced Ceramics）,高技术陶瓷（High-tech. ceramics）,工程陶瓷（Enginerring Ceramics）,新型陶瓷（New Ceramics）,近代陶瓷（Mordern Ceramics）。
1.2特种陶瓷的分类与用途特种陶瓷依据化学成分可以分为：氮化特种陶瓷、氧化特种陶瓷、碳化物特种陶瓷、硅化物特种陶瓷、硼化物特种陶瓷、氟化物特种陶瓷、硫化特种陶瓷等。
特种陶瓷按性能与用途可以分为：特种机构陶瓷和特种功能陶瓷两大类。
2特种陶瓷发展现状2.1特种陶瓷的需求特种陶瓷的应用领域非常的广阔，下面我们通过图表分析国际上对特种陶瓷的需求量，分别如表1-1，表1-2，所示。
表1-1国际特种陶瓷需求量材料国际特种陶瓷需求量/百万美元国际特种陶瓷年增长率/%1994 2000 2000/1994电子陶瓷11.886（70.8%）17.580（69.3%） 6.7结构陶瓷 3.968（23.6%） 6.610（26.1%）8.9陶瓷涂层700（4.2%）900(3.5%) 4.3陶瓷复合材料200（1.2%）280（1.1%） 5.8合计16.800（100%）25.370（100%）7.2表1-2国际特种陶瓷需求量材料国际特种陶瓷需求量/百万美元国际特种陶瓷年增长率/% 1985 1994 2000 1994/1985 2000/1994氧化铝 2.32（39.8%）6.019（35.9%）8.820（34.8%）11.2 6.6铁酸盐560（9.6%）1.642（8.6%）2.190（8.6%）11.0 7.3钛酸盐 1.289（022.1%）3.642（21.7%）5.24（20.7%）12.2 6.3氧化锆312（5.4%）1.164（6.9%）2.080（8.6%）15.5 10.2 碳化硅309（5.3%）1.095（6.5%）1.46515.1 5.0（5.8%）董青石245（4.2%）57（3.4%）780（3.1%）9.8 5.4 氮化硅20（0.3%）120（0.7%）200（0.8%）22.0 8.9 氧化钹76（1.3%）140（0.8%）150（0.6%）7.0 1.2其他700（12%） 2.570（11.153%）4.4445（17.5%）15.5 9.6合计 5.31（100%）15.754（100%）25.370（100%）12.4 7.22.2美国特种陶瓷发展现状美国特种陶瓷以生产高温结构陶瓷为主。
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10.2.1.1 氧化铝陶瓷
• 是以α－Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其Al2O3含量一般 在75-99％之间，并习惯以配料中Al2O3含量分类。 Al2O3含量在75％左右为“75瓷”，含量在85％为“85 瓷”，含量在95％的为“95瓷”，含量在99％的为“99 瓷”。 • 氧化物陶瓷用途最广的是氧化铝。它是唯一以单晶形式 广泛使用的氧化物陶瓷。然而以多晶氧化铝的用途占压 倒多数。以质量计算氧化铝基材料的主要市场为：
（4）气氛烧结
• 对在空气中很难烧结的制品，为防止其氧化，可在炉膛内通入一
定量的某种气体，在这种特定气氛下进行烧结称为气氛烧结。
（5）反应烧结
• 通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，使坯体质量增加，空 隙减少，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。
（6）化学气相沉积法
• 将准备在其表面沉积一层瓷质薄膜的物质置于真空室中，加热至 一定温度后，然后将欲被覆涂料的气态化合物通过加热载体的表面。
一般不需要加工
炊具、餐具、陈设品
10.1 特种陶瓷工艺特点 10.2 高温结构陶瓷简介
10.3 发展中的特种陶瓷
10.1特种陶瓷工艺特点
• 主要从粉体制备、成型和烧结三方面来简述其工艺特点。
10.1.1粉体制备
制取方法有两大类：
机械破碎法，只占从属地位，不作介绍
物理化学法：通常包括固相法、液相法、气相法。
（3）流延法成型
• 将准备好的粉料内加粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂，然后进行混合，再将 料浆放入流延机料斗中，料浆从料斗下部流至流延机薄膜载体（传送带）上。 用刮刀控制厚度，再经红外线加热等方法烘干，得到膜坯，连同载体一起卷 轴待用。
料浆 刮刀 剥离成型薄膜 干燥炉
基带
流延法
10.1.3 烧结方法
1170℃ 2370℃
c- ZrO2 立方 6.27
2715℃
液相
在ZrO2陶瓷制造过程中，为预防其在晶形转变中因发生体积变化而产生 开裂，必须在配方中加入稳定剂。
5.形成立方晶固熔体后将被稳定。 形成固熔体的条件为：固熔阳离子的大小与Zr4+相近；固 熔的氧化物为立方晶系。 例如：
ZrO2 稳定剂 Zr4＋ CaO Ca2＋ MgO Mg2＋ Y 2O3钇 Y3＋ CeO2 Ce4＋ 钪ScO3 Sc6＋
Al2O3陶瓷的硬度为9（莫氏），密度为3.90g/cm3左右，机械强度高约150MPa， 膨胀系数与金属差不多及具有良好的化学稳定性。 氧化铝是一种使用陶瓷，它没有突出的单一性能而具有很好的综合性能（力 学、光学和电学性能等），因而在世界各国都得到广泛应用。 主要用途：磨料、磨具、刀具、 电路基板、坩埚、航空、 磁流体发电材料等
10.2.1.2
ZrO2陶瓷
是仅次于Al2O3陶瓷的一种重要的结构陶瓷，而且高温结构强度大， （2000℃，荷重200KPa能保持0.5－1小时才能产生变形）； 二氧化锆具有多晶转变 t- ZrO2 m-ZrO2 1000℃ 四方 单斜 6.10 5.65 表明m-ZrO2与t- ZrO2的可 逆多晶转变不发生在同一 温度，即收缩和膨胀不发 生在同一温度，体积变化7 ％。
1）Al2O3预烧
用工业氧化铝制成Al2O3陶瓷，必须对其进行预烧。预烧目的：
1)γ－Al2O3（3.60）在1050－1500℃转化为α－Al2O3（3.96－4.01），减少 烧成收缩，保证外形尺寸准确； 2)减少热压铸成形时石蜡用量； 3)排除Al2O3原料中的Na2O，提高原料纯度，保证产品性能。
由固相法制备粉末
• 以固态物质为出发原料制备粉末的方法。 • 包括：化合反应、分解反应、氧化还原反应、固溶反应、 相变等。 • 例如： • 化合反应： BaCO3＋TiO2＝BaTiO3＋CO2 • 热分解反应： Al2(NH4)2(SO4)4∙24H2O=α-Al2O3+4SO3+2NH3+25H2O • 氧化还原反应： 3Si＋2N2＝Si3N4 SiO2+3C=SiC+2CO 3 SiO2+6C+2N2= Si3N4 +6CO
耐火材料 磨料 白瓷和火花塞 工程陶瓷
％
50
20
15
10
• 生产工艺大体经过原料煅烧→细磨→配料→加粘结剂→ 成型→烧结。
氧化铝陶瓷主要用工业氧化铝作原料，以外还有电熔刚玉。 氧化铝有十多种结晶形态，常见的有三种：α－Al2O3、β－Al2O3、γ －Al2O3。 γ－Al2O3是低温形态，在自然界不存在，只能用人工方法制取。 如工业氧化铝的主晶相就是γ－Al2O3，在1050－1500℃范围内不可逆转化为α －Al2O3； β－Al2O3实际上不是氧化铝的一种变体，而是一种Al2O3含量很高的 铝酸盐矿物，它们的化学组成近似用MeO•6Al2O3和Me2O•11Al2O3来表示，其中MeO 为CaO、BeO、SrO等碱土金属氧化物。Me2O是指Na2O、K2O及Li2O等碱金属氧化物 。加热到1400－1500℃开始分解，1600℃转变为α－Al2O3。 • α－Al2O3称刚玉是三种形态中最稳定的，一直稳定到熔点2050℃。自 然界中只存在α－Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
10.2.1.3 氧化镁陶瓷
氧化镁具有优良的电学性能，可作高温绝缘材料，高温性能好，熔点 2800℃是典型的碱性耐火材料，可作高温炉衬，高温热电偶保护管。其 缺点在于在空气中特别是潮湿空气中，易水化生成Mg (OH)2。
1）影响MgO水化能力的因素：
煅烧温度：煅烧温度升高，水化能力降低，但是超过1300℃影响不大， 因此团块一般在1100－1300℃预烧。但是如果用电熔MgO，则水化问题 可得到改善。 细度：当细度增大即比表面增大时，水化能力也增大。MgO晶体尺寸由 0.3－0.5μm减小到0.05μm时，水化能力由6－23％增大到93－99％。
3）烧结
纯氧化铝陶瓷很难烧结，可加不同种类和数量添加剂。
1.与氧化铝生成固熔体的加入物TiO2、Cr2O3、Fe2O3及MnO等有变价的 氧化物； 例如加入0.5－1％TiO2使氧化铝陶瓷烧成温度下降150－200℃。 2.能生成液相;高岭土、SiO2、CaO、MgO等.
•Al2O3陶瓷具有优良性能：
离子半径
0.87
1.06
0.78
1.06
1.02
0.83
生产工艺基本同氧化铝陶瓷。 • 稳定剂如CaO、MgO、Y2O3、CeO等，复合添加剂比单一添 加剂效果好。 • 两种制造方法：添加剂直接加入、 预先生成部分（或全部）稳定的ZrO2法。
ZrO2陶瓷具有密度大、硬度高、耐火度高，化学稳定性好，特别是抗弯 强度和断裂韧性高等特点在所有陶瓷中是首屈一指的，其应用领域日益 扩大。
• 结构陶瓷主要包括
氧化物系统，
非氧化物系统， 氧化物及非氧化物复合系统。
10.2.1 氧化物陶瓷
• 氧化物陶瓷是发展比较早的高温结构陶瓷材料。熔点在2000℃以上的氧化物
很多。 • 部分氧化物的熔点
氧化物
Al2O3
La2O3 2320
BeO 2570
CaO 2570
ZrO2 2700
UO2 2275
在某一特定的温度下，气体与加热基体的表面接触后，气相发生化学
反应，并将瓷料沉积于基体表面。 • 烧结特种陶瓷还有电场烧结，溅射法，微波烧结，自蔓延高温合成烧
结等方法。
10.2 高温结构陶瓷简介
• 特种陶瓷从性能上可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
• 结构陶瓷：是指具有力学和机械性能及部分热学和化学 功能的特种陶瓷，特别适于高温下应用的则称为高温结 构陶瓷。 • 功能陶瓷：是指那些利用电、磁、声、光、热、力等直 接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某 种使用功能的特种陶瓷。
以金属、金属化合物等为原料，通过热源、电子束、 激光气化或诱导，于气相中进行化学反应，并控制产物的 凝聚，生长，从而合成超微粉末。 例如： 3SiCl4↑+ 16NH3 ↑ =Si3N4+12NH4Cl ↑
10.1.2 成形
（1）热压铸成型 （2）等静压成型
• 利用液体介质不可压缩性和均匀传递压力性的一种成型方法。 • 等静压成型方法分为：冷等静压（湿式等静压、干式等静压）、热等静压。
预烧氧化铝＋1％硼酸
预烧氧化铝
氧化
还原
0.05
0.05
2）细磨
Al2O3的细度对产品性能有很大的影响。 例如生产刚玉瓷： 若5μm在10－15％对烧结有明显妨碍作用，所以＞4μm占很小； 若＜1μm大于40％则会出现重结晶，晶体发育粗大，＜1μm应在15－30％ 。 通常采用球磨工艺。
球磨：干磨用油酸作助磨剂，还可用三乙醇胺；湿磨，水即为助磨剂。 当采用钢研磨体和衬里的球磨细磨时，因磨损内的铁既多又细 小，则采用酸洗法除铁，由于盐酸与铁生成可溶性FeCl3和 FeCl2，然后用水洗达到除铁目的。 水洗去酸时，细分会呈稳定悬浮状态，不能很快沉下，可加少 量Al2(SO4)3或者阿拉伯树胶作沉降剂。水洗利用硫氰化胺（ NH4CNS）检验无红色，证实无三价铁离子存在为止。
•
•
•ห้องสมุดไป่ตู้
•
（1）热压烧结 对较难烧结的粉料或生坯在模具内施加压力，同时 升温烧结的工艺。 （2）反应热压烧结 高温下粉料可能发生某种化学反应过程，利用这 一化学反应进行热压烧结的工艺。 反应热压烧结分为：相变热压烧结、分解热压烧 结、分解合成热压烧结。 （3）热等静压烧结 是将粉末压坯或装入色套的粉料放入高压容器中， 在高温和均衡压力的作用下，将其烧结为致密体。
预烧的方法，添加物的种类，气氛都影响预烧质量， 预烧是生产中的重要环节之一。图中表面预烧温度和添 加剂对Al2O3密度与其中Na2O含量的影响。添加物如H3BO3 、NH4F、AlF3等一般加入量为0.3－3％。 预烧气氛对Al2O3中碱含量的影响