特种陶瓷第一讲 氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷摘要：本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字：氧化铝陶瓷、Al2O3正文：一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法，陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷（精细陶瓷），这两类陶瓷间没有严格的界限，有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3，是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中，在高温下不稳定，力学性能、电学性能差，在自然界中不存在。
由于结构疏松，因此，也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱上金属氧化物，R2O指碱金属氧化物)，其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成。
氧离子排列成立方密堆积，Na+完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然界只存在Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型，电学性能最好，具有良好的机械和电学性能，一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其氧化铝含量一般在75％～99％之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类，氧化铝含量在75％左右的为"75瓷”，含量在99％的为“99瓷”等。
特种陶瓷
专业无机非金属材料学号43080207姓名邱海龙氧化铝陶瓷1、氧化铝陶瓷概述氧化铝陶瓷是以Al2O3为主要原料，以刚玉(α-Al2O3)为主要矿物质组成的，是一种相当重要的陶瓷材料。
1.1陶瓷的类型和性能Al2O3陶瓷通常以配料或基体中Al2O3的含量来分类。
习惯上把Al2O3含量在99％左右的陶瓷称为“99瓷”，把含量在95％和90％左右的依次称为“95瓷”和“90瓷”。
含量在85％以上的陶瓷通常称为高铝瓷，含量99％以上的称为刚玉瓷或纯刚玉瓷。
Al2O3陶瓷，特别是高铝瓷的机械强度极高，导热性能良好，绝缘强度、电阻率高，介质损耗低，介电常数一般在8~10之间，电性能随温度和频率的变化比较稳定，特别是纯度(Al2O3含量)达99.5％的刚玉瓷，直到频率高达1010Hz以上时，tgδ(介质损耗)≤1*10-4。
图1.1、图1.2和图1.3为高铝瓷的介电性能随温度和频率的变化情况，图1．4为高铝瓷的热导率随温度的变化。
为了进行对比同时显示出BeO陶瓷性能随温度和频率的变化情况。
图1.1 高铝瓷及BeO瓷的介电常数随频率的变化图1.2 高铝瓷及BeO瓷的tgδ随频率的变化图1.3 高铝瓷及BeO瓷在106和1010Hz下的tgδ随频率的变化(1)95 Al2O3 (f=106)；(2) 90.5 Al2O3 (f=106) ；(3) 95 Al2O3 (f=1010) ；(4) 99 BeO(f=1010) ；(5) 99.5 Al2O3(f=1010)图1.4 高铝瓷及BeO瓷的热导率随频率的变化从图1．4可以看出，与导热性能最好的BeO陶瓷相比，高铝瓷的热导率要低得多，但是，高铝瓷的热导率还是比较高，以95瓷而论，其室温下热导率21W ／(m·K)就比滑石瓷的热导率2.1W／(m·K)高一个数量级。
高铝瓷的烧结温度较高，为了降低烧结温度，降低成本，国内外都研制并生产了Al2O3含量在75％~85％之间的陶瓷。
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。
氧化铝陶瓷简述
• 2、原料杂质的影响 • 工业Al2O3中常含有NaO2杂质，会提高介
电损耗。
• 工业Al2O3中还含有SiO2杂质，会与NaO2 形成钠长石，消除NaO2杂质的影响
4、高纯Al2O3粉体制备方法
• A：铵明矾热分解法
• 纯度99.9%以上，烧成品半透明，常制备高压 钠灯灯管。
• B、碳酸铝铵热分解法
• C： 有机铝盐热分解法（sol－gel法）
• 烷基铝和铝醇盐加水分解而制得氢氧化铝， 在进行热分解
• D：水热法、共沉淀法
二、 成型
• 干压法成型、注浆成型、挤压成型、冷等静 压成型、热等静压成型、热压成型、注射成 型、流延成型等等。
• 颗粒紧密接触，可缩短质点在高温下迁移距 离，加速扩散，从而有利于缩短烧成时间， 保证烧结体内无大气孔等缺陷。
• （4）原料的颗粒度及晶格缺陷 • 电熔Al2O3需要更高烧结温度
四、Al2O3陶瓷的加工
• 加工：陶瓷制品经过一种或数种车削、施釉和金 属化的操作。
• 1、研磨（美国willbank和日本Toto公司） • SiC和C料研磨和抛光，尺寸精确，但花费代价大。 • 2、施釉 • 将试样浸入到合适的釉浆中或直接进行喷涂而获
• MgO、SiO2、CaO、高岭土等 • MgO，生成薄层镁铝尖晶石，抑制晶粒长大。0.5－
1%,如原料粒径为1—2μm，陶瓷晶粒尺寸不会大于 15μm
• B、使用易于烧结的粉体
• 通过调整粉料制备工艺，使粉末微细化， 活性高。
• （3）、热压烧结 • 烧结过程中升温同时进行加压，促进物质
的塑性流动。
• 金属粉末
4、烧结过程中的物质传递
• （1）、蒸发和凝聚
• 颗粒曲率半径很小时， 蒸气压发生变化，凸面 上蒸气压增高而凹面上 蒸气压降低。因此，凸 面上物料蒸发后，通过 气相传递，在凹面上 （颈部）凝聚。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。
其Al2O3含量一般在75～99.99%之间。
通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。
Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“，含量在85%左右的为“85瓷“，含量在95%左右的为“95瓷“，含量在99%左右的为“99瓷“。
工业Al2O3是由铝钒土（Al2O3·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求不高的，一般通过化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000～2400C熔融制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体。
根据研究报道过的变体有十多种，但主要有三种，即γ- Al2O3，β- Al2O3，α- Al2O3。
Al2O3的晶体转化关系如下图，其结构不同，因此其性质也不同，在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。
γ- Al2O3，属尖晶石型（立方）结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。
它的密度小。
且高温下不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。
由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。
β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O指碱金属氧化物），其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积，Na＋完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电。
α- Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然办只存在α- Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
α- Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型，电学性质最好，具有优良的机电性能。
Al2O3中的化学键是离子键，离子键也称“电价键”，它是由金属原子失去外层电子形成正离子，非金属原子取得电子形成负离子，互相结合形成的。
氧化铝陶瓷材料
氧化铝陶瓷材料氧化铝陶瓷材料是一种重要的结构陶瓷材料，具有优异的绝缘性能、高温稳定性和化学稳定性，被广泛应用于电子、航空航天、机械制造等领域。
本文将对氧化铝陶瓷材料的特性、制备工艺和应用进行介绍。
首先，氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性。
它的熔点高达2050℃，能够在高温下保持稳定的物理和化学性质，因此在高温环境下具有良好的表现。
其次，氧化铝陶瓷材料具有优异的绝缘性能。
它的绝缘电阻率高，介电常数低，能够有效隔离电子设备中的电子，保证设备的正常运行。
此外，氧化铝陶瓷材料还具有良好的化学稳定性，能够抵抗酸、碱等化学腐蚀，保证其在恶劣环境下的稳定性。
在制备工艺方面，氧化铝陶瓷材料通常采用粉末冶金工艺。
首先，将氧化铝粉末与其他添加剂混合，并进行成型，然后经过烧结、热处理等工艺，最终得到具有一定形状和性能的氧化铝陶瓷制品。
在制备过程中，需要控制烧结温度、时间和气氛，以及添加剂的种类和比例，以确保最终产品具有良好的性能。
氧化铝陶瓷材料在电子、航空航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
在电子领域，氧化铝陶瓷材料常用于制造电子陶瓷电容器、绝缘基板等元器件，其优异的绝缘性能和化学稳定性能够有效保护电子设备。
在航空航天领域，氧化铝陶瓷材料常用于制造发动机零部件、航天器隔热材料等，其高温稳定性能能够满足极端环境下的使用要求。
在机械制造领域，氧化铝陶瓷材料常用于制造刀具、轴承等零部件，其硬度高、耐磨性好，能够有效提高零部件的使用寿命。
总之，氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性、优异的绝缘性能和化学稳定性，制备工艺成熟，应用广泛。
它在电子、航空航天、机械制造等领域有着重要的地位，对于推动相关产业的发展具有重要意义。
希望本文的介绍能够对氧化铝陶瓷材料的认识有所帮助，促进其更广泛的应用和发展。
氧化铝陶瓷
溶胶- 凝胶法
将金属醇盐溶解于有机溶剂中,并使醇盐水解,聚合形成溶胶,溶胶陈化转 变为凝胶,经过高温煅烧制得氧化铝纳米粉末。也可在真空状态下低温干 燥,得到疏松的干凝胶,再进行高温煅烧处理。该法制备的氧化物粉末粒度 小,且粒度分布窄,可以通过控制其水解产物的缩聚过程来达到控制聚合产 物颗粒大小。但由于金属醇盐来源有限,目前也有研究采用无机盐(如铝 酸钠溶液) 为原料,进行中和沉淀制备溶胶。采用乙醇铝为前驱物,与烷烃 配成溶液,加少量非离子表面活性剂,进行水解,经真空干燥得干凝胶,在 500 ℃和1200 ℃下煅烧,分别得到粒径为40nm 和100nm 的γ -Al2O3 和 α- Al2O3 球形粉末。Feldeb 等以异丁醇铝为前驱体,加入乙酰丙酮和硝酸 铵,经水解、陈化形成凝胶,再经干燥、煅烧得到粒径为50nm的α- Al2O3 粒子。该方法原料价格高,有机溶剂的毒性以及在高温下作热处理时会使 颗粒快速团聚,不适宜工业化大生产。
3
氧化铝的常见的主要晶型
α- Al2O3 三方柱状晶体：高温稳定型，熔点高，硬度大（9），耐化 学腐蚀，优良的介电性能
α- Al2O3 俗称刚玉,属三方柱状晶体,晶体结构中氧离子形成六方最紧 密堆积,铝离子则在6 个氧离子围成的八面体中心。由于α- Al2O3 具有熔 点高,硬度大,耐化学腐蚀,优良的介电性,是氧化铝各种型态中最稳定的晶 型。用α- Al2O3 为原料制备的氧化铝陶瓷材料,其机械性能、高温性能、 介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷是氧化物中最稳定的物质, 具有机械强 度高、硬度大、耐磨、耐高温、耐腐蚀、高的电绝 缘性与低的介电损耗等特点, 它是发展比较早、成 本低、应用最广的一种陶瓷材料, 在航天、航空、 发动机耐磨部件、刀具等方面具有十分诱人的应用 前景。但是, 由于它具有高脆性和均匀性差等致命 弱点, 影响了陶瓷零部件的工作可靠性和使用安全 性, 因此,提高氧化铝陶瓷的韧性是殛待解决的重要 问题。
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应用—其它方面
• 航空航天方面应用较 多的是Al2O3基纤维， 它具有高强度、耐高 温、抗氧化、耐腐蚀 等多种性能。 Al2O3可 以制备成高温耐热纤 维， 用于航天飞机上 的隔热瓦和柔性隔热 材料等。
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(2) β-Al2O3
• β-Al2O3是一种含碱金属(或碱土金属)的铝酸 盐(其通式为 R2O· 11Al2O3，或 RO· 6Al2O3)。 • β-Al2O3是一种不稳定的化合物，加热时， 会分解生成Na2O(或RO)和α-Al2O3。 • β-Al2O3的结构具有明显的离子导电能力和 松弛极化现象，介质损耗大，电绝缘性能 差，在制造无线电陶瓷时不允许β-Al2O3的 存在。
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应用—化工方面
• Al2O3陶瓷膜——耐高温、热稳定性好，在高 温下仍能保持其性能不变；高强度，在很大压 力梯度操作下， 不会被压缩或产生蠕变，机 械性能好；化学稳定性好，能耐强酸强碱溶液、 有机溶剂和氯化物腐蚀，并且不被微生物降解； 可反复使用， 易清洁； 制备时孔径大小和孔 径尺寸分布容易控制。在净化工业用水、海水 淡化、气体分离、催化反应等方面都具有大量 的应用 • Al2O3 涂层——耐腐蚀、耐高温
氧化铝陶瓷
韩旋贺130037208 刘雪菲130037215
三氧 化铀
氧化 钙
氧化 铝
氧化 镁
氧化 铍
氧化物 陶瓷
氧化 锌 二氧 化钍 二氧 化钛
氧化 钇
氧化 锆
Al2O3陶瓷类型
• 氧化铝陶瓷（alumina ceramics ）是一种以 α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其Al2O3含量 一般在75~99.9%之间。通常以配料中Al2O3 的含量来分类。根据Al2O3含量不同，习惯 上称为75瓷、80瓷、85瓷、90瓷、92瓷、 95瓷、瓷等。
氧化铝陶瓷
Al2O3 陶瓷在真空电子器件中的应用,还有一些其他特点 ,例如: (1) 温度在1500～1600 ℃, 真空度在10 - 7 ～10 - 8 Pa 时,Al2O3 陶瓷蒸气 压低,放气量少。 (2) 在800～1000 ℃温度范围内,对空气、氦、氩、氧、氮等透气率很低。 (3) 在超高频(109～1011 Hz) 和500～700 ℃温度范围内,其介质损耗极小。 (4) 在直流高压和宽脉冲交流电压下,对各种介质(包括真空、空气和液体 电介质) 有较高的介电强度。 (5) 易于金属化并形成牢固致密的陶瓷-金属接合。 (6) 有良好的抗辐射性能。
络合物一凝胶法
近年来也有较多采用络合物一凝胶法,即用铝的无机盐和有机络合剂制备 出金属络合物溶胶,再陈化得凝胶,碾碎、煅烧得稳定氧化铝细粉。利用这 种方法分别得到14nm 和10nm 的球形氧化铝粒子,并且无明显团聚现象。 在Al (NO3) 3 溶液中加入丙烯酰胺单体、N ,N′- 亚甲基丙烯酰胺网络剂, 在80 ℃聚合获得凝胶,经过干燥、煅烧得10nm的α- Al2O3 粉体。该方法 是在室温附近的湿化学反应,其优点是能用分子水平设计来控制材料的均 匀性及粒度,得到高纯超细材料,缺点是原料价格高,有机溶剂有毒性,以及 在高于1200 ℃处理粒子会快速凝聚。通过调节工艺条件, 可制备出粒径 小、分布窄的纳米级Al2O3 ,并会因条件不同得到不同产物AlO(OH)非晶 体及晶体粉末或透明的溶胶。在制备工艺中,加入羟丙基纤维素等具有不 同亲水疏水能力的分散剂能有效地破坏羟桥网络结合,可使凝胶粒子表面 改性,达到乳化溶液和分散胶粒的目的,从而避免凝胶粒子团聚。
氧化铝的应用
随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化 铝陶瓷在现代工业和现代科学技术领域中得 到越来越广泛的应用。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷刀
氧化铝陶瓷阀门球
氧化铝陶瓷钉
陶瓷刀简介
新型陶瓷刀具的出现，是人类首次通过运用陶瓷材料改革机械切削 加工的一场技术革命的成果。早在20世纪初，德国与英国已经开始寻求 采用陶瓷刀具取代传统的碳素工具钢刀具。陶瓷材料因其高硬度与耐高 温特性成为新一代的刀具材料，到目前为止，用作陶瓷刀具的材料已形 成氧化铝陶瓷，氧化铝—金属系陶瓷、氧化铝—碳化物陶瓷、氧化铝—碳 化物金属陶瓷、氧化铝—氮化物金属陶瓷及最新研究成功的氮化硼陶瓷 刀具。就世界范围讲，德国陶瓷刀具已不仅用于普通机床，且已将其作 为一种高效、稳定可靠的刀具用于数控机床加工及自动化生产线。 陶瓷刀体现的是新世纪、新材料的绿色环保概念。它高雅灵巧，自 用送礼两相宜，带给人们贵族般的享受，是身份和品味的象征。
未来发展趋势：氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一种材料，伴随着整 个行业的发展呈现以下发展趋势：（1）技术装备水平将快速提高： 计算机 技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发 展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉造粒 设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高， 同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善;（2）产品质量水平不断提 高：国内微晶氧化铝陶瓷制品从无到有，产业规模从小到大，产品质量从低 到较高，经历了一个快速发展的历程;（3）产业规模将迅速扩大：微晶氧化 铝陶瓷制品作为其它行业或领域的基础材料，受着其它行业发展水平的影响 和限制。从氧化铝陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大， 特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的用量增加将更为显著。
结 语
Al2O3陶瓷材料是应用得较多的陶瓷材料之一。国外对Al2O3材料的研究 起步较早，尤其是在科技含量高的领域如机械加工、医学、航空航天等。 而国内对Al2O3材料研究相对较晚，技术相对落后，且制造业中生产工艺较 落后、装备不精，所以产品质量跟西方发达国家相比还是存在一定的差距。 因此，提高我国Al2O3材料的研究水平及大力推广Al2O3材料的应用已迫在眉 睫
陶瓷新材料—氧化铝陶瓷
表5 92MQ
滚制球的理化性能 90MQ 88MQ
Fe2O3 ( %) ≤0. 2 Al2O3 ( %) ≥92 ≥90 莫氏硬度 9 耐冲击性 经耐冲击性、磨耗试验无裂痕、无破碎 体积密度(gP. ) ≥3. 50 ≥3. 45 耐磨系数(gP. ·h) ≤0. 80 ≤1. 00
≥88
≥3. 40 ≤1. 20
工业氧化铝的3 项主要杂质成分中,Na2O 及Fe2O3 将降低氧化铝瓷件的电性能,Na2O 的含量应<0. 5 %～0. 6 % ,Fe2O3 含量应< 0. 04 %。另外,在电真空瓷件中,工业氧化铝不
得含有氯化物、氟化物等,因为它们能侵蚀电真空装置。 1. 2 电熔刚玉 电熔刚玉是以工业氧化铝或富含铝的原料在电弧炉中熔融,缓慢冷却使晶体析晶出来, 其Al2O3 含量可达99 %以上,Na2O 含量可减少至0. 1 %～0. 3 %。电熔刚玉的矿物组成主要 是α- Al2O3 ,纯正的电熔刚玉呈白色,称为白刚玉;熔制时加入氧化铬,可制成红色的铬刚玉; 加入氧化锆时可制成锆刚玉;电熔刚玉中含有TiO2 则称钛刚玉。 这一系列的电熔刚玉由于熔 点高、硬度大,是制造高级耐火材料、高硬磨料磨具的优质原料(刚玉熔点为2 050 ℃,莫氏 硬度为10) 。 1. 3 氧化铝的主要晶型 氧化铝具有多种晶体结构,大部分是由氢氧化铝脱水转变为稳定结构的α- Al2O3 时所 生成的中间相,它们的结构是不完整的,在高温下是不稳定的,最后都转变成α- Al2O3 。据 文献报道,已有α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、κ、λ、ρ及无定型氧化铝等12 种,最 为常见的有α-Al2O3 、β- Al2O3 和γ- Al2O3 3 种。 α- Al2O3 俗称刚玉,属三方柱状晶体,晶体结构中氧离子形成六方最紧密堆积,铝离子 则在6 个氧离子围成的八面体中心。由于α- Al2O3 具有熔点高,硬度大,耐化学腐蚀,优良 的介电性,是氧化铝各种型态中最稳定的晶型,也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。 用α - Al2O3 为原料制备的氧化铝陶瓷材料,其机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性 能都是非常优异的。 β- Al2O3 实际上不是氧化铝的变体,而是一种含碱金属( 或碱土金属) 的铝酸盐( 其 通式为R2O ·11Al2O3 ,或RO·6Al2O3 ) 。β- Al2O3 是一种不稳定的化合物,加热时,会分 解生成Na2O (或RO) 和α- Al2O3 ,Na2O 则挥发逸出。其分解温度取决于高温煅烧时的气氛 和压力,在空气或氢气中1 200 ℃便开始分解,超过1 650 ℃则剧烈挥发。 其中的Naβ- Al2O3 具有层状结构,Na + 能在层间(即垂直于C 轴的松散堆积平面内) 迁移、扩散和离子交换, 在层间的方向具有较高的离子导电能力和松弛极化现象,可作为钠硫电池的导电隔膜材料; 而在平行于C 轴的方向上Na + 不能扩散,沿C 轴方向很小甚至无离子电导。由于β- Al2O3 的结构,具有明显的离子导电能力和松弛极化现象,介质损耗大,电绝缘性能差,在制造无线 电陶瓷时不允许β- Al2O3 的存在。 γ- Al2O3 是氧化铝的低温形态,由制备工业氧化铝的中间产物———氢氧化铝经煅烧 而得。 其结构疏松,易于吸水,且能被酸碱溶解,性能不稳定,不适于直接用来生产氧化铝陶瓷 可采用适当的添加剂对γ-Al2O3 进行高温煅烧,使γ- Al2O3 不可逆转的变为α-Al2O3 (950～1 500 ℃) ,此过程伴随着14. 3 %的体积收缩,使用煅烧收缩后得到的α- Al2O3 生 产氧化铝陶瓷,有利于产品尺寸的控制和减少产品的开裂。 1. 4 氧化铝原料的应用途径 氧化铝除了作为陶瓷原料的主要成分,在陶瓷行业中广泛应用外,在其他行业也有广泛用途。 按氧化铝制备过程的主要产品简单介绍如下: 铝矾土→直接用于制备陶瓷、耐火材料等 (约含Al2O3 60 %～85 % ,矿物组成以一水硬铝石为主) ↓化学法 氢氧化铝→用于制备陶瓷色釉料等 ↓煅烧 高级宝石及 ←工业氧化铝(γ- Al2O3 ) →用于制备陶瓷色釉料 透明刚玉 ↓ ↓ 铝锭冶炼等 电弧炉熔融↓ ↓煅烧 用于制造高级耐火材←电熔刚玉 α- Al2O3 →用于制备高
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷摘要：本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字：氧化铝陶瓷、Al2O3正文：一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法，陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷（精细陶瓷），这两类陶瓷间没有严格的界限，有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3，是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得，也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中，在高温下不稳定，力学性能、电学性能差，在自然界中不存在。
由于结构疏松，因此，也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱上金属氧化物，R2O指碱金属氧化物)，其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成。
氧离子排列成立方密堆积，Na+完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然界只存在Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型，电学性能最好，具有良好的机械和电学性能，一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料，其氧化铝含量一般在75％～99％之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类，氧化铝含量在75％左右的为"75瓷”，含量在99％的为“99瓷”等。
氧化铝陶瓷概述
氧化铝陶瓷的特性
高硬度
氧化铝陶瓷具有很高的硬度，其莫氏硬 度约为8-9，仅次于金刚石和碳化硅。
高绝缘性
氧化铝陶瓷具有很高的绝缘性能，其 电阻率高达1014Ω·cm以上，可用于
制造高压、高温绝缘器件。
高熔点
氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，使其 在高温环境下仍能保持稳定的物理和 化学性能。
低热膨胀系数
制备工艺对性能的影响
粉体制备
采用不同的合成方法，如 固相法、溶胶-凝胶法等， 得到不同粒度和形貌的粉 体，影响陶瓷的性能。
成型工艺
采用不同的成型方法，如 干压成型、等静压成型等， 影响陶瓷的致密度和强度。
烧成制度
烧成温度、气氛、时间等 因素影响陶瓷的显微结构 和性能。
表面处理与改性
表面涂层
表面粗糙度
电子工业领域
由于其优良的绝缘性能和稳定的物理化学性能，氧化铝陶 瓷在电子工业中广泛应用于制造电子元件、电子器件封装 、集成电路基片等。
其他领域
氧化铝陶瓷还广泛应用于化工、石油、纺织等领域的耐腐 蚀、耐磨损部件，以及作为高温炉管、高温发热元件等。
02
氧化铝陶瓷的生产工艺
原料选择与处理
原料选择
选择高纯度、高结晶度的氧化铝 粉体作为主要原料，以确保陶瓷 的性能和品质。
VS
拓展应用领域
利用多功能氧化铝陶瓷的特点，开发其在 新能源、生物医学、环保等领域的应用， 满足社会发展的多样化需求。
感谢观看
THANKS
后处理
进行表面处理、涂层、金属化等后处理，以提高氧化铝陶瓷的耐腐蚀性、导电性 等性能。
03
氧化铝陶瓷的性能优化
添加物对性能的影响Leabharlann 010203
高技术陶瓷- 第一次课 结构陶瓷- 氧化铝陶瓷
n。
2015/12/102管喉衬和航天飞机2015/12/1032015/12/104Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3。
2015/12/102015/12/1012三是氧化铝各种形态中最稳定的晶型。
α氧化铝结构图蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少量钛（Ti 和铁（Fe）杂质所致；红色来自铬(Cr) 2015/12/10172015/12/10NaAlO2+H+→Al(OH)3’ g-Al2O3→a-Al2O3 Al2O3·3H2O+2NaOH→2NaAlO2(偏铝酸钠)+4H2O赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在赤泥选矿选用的是大力神公司的高梯度磁选机），提选出其中的铁矿物，有效用于，剩余物可制成免烧砖，用作建222015/12/1027所求粒度区间的最大粒径原料中的最小粒径——所求粒度区间的最小粒径原料中的最大粒径CPFT——粒径≤D的颗粒累计百分数f=1/(lgDr),其中Dr表示相邻筛网的直径比,在表示通过相邻两筛孔的颗粒量之比,在标准筛系列过任何相邻筛孔的量的比为常数为常数，值为0.37瓷和其他机械构件。
利用其绝缘性和强度，可以制成基板、管座、火花塞、电路管壳等。
2015/12/10442015/12/1045阀2015/12/10462015/12/1047(7)离子导电性。
用作太阳能电池材料和蓄电池材料。
2015/12/102015/12/10492015/12/1050透明氧化铝陶瓷的制备2015/12/10512015/12/1052氧化铝陶瓷制品2015/12/10532015/12/1054陶瓷柱塞与球阀58 592015/12/10612015/12/1062 2015/12/1063。
特种陶瓷第一讲氧化铝陶瓷汇总
8
1、结构陶瓷
高温结构陶瓷：发动机用陶瓷、高级耐火材料、 喷嘴、陶瓷换热器
高硬耐磨陶瓷：陶瓷刀具、磨料磨具、陶瓷密 封件、陶瓷轴承、研磨体 生物结构陶瓷：人工齿、人工骨
9
10
2、功能陶瓷
电子陶瓷：陶瓷电容器、压电陶瓷、铁电陶瓷、 电介质陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷 磁性陶瓷：铁氧体、磁记录材料、磁泡材料、 永磁材料 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
2
绪
论
一、特种陶瓷的概念 二、特种陶瓷的分类 三、特种陶瓷的特性与应用 四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别 五、国外特种陶瓷研究动向 六、国内特种陶瓷发展现状 七、国内外主要差距 八、特种陶瓷产品的发展趋势
3
一、特种陶瓷的概念
特种陶瓷是有别于日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷等传统 陶瓷的一类新型陶瓷的总称。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。特种陶瓷属新材料领域，是国家“十一五” 发展规划中重点发展的项目。在国家高技术研究计划（863计划） 和国家重点新产品推广计划中都有不少特种陶瓷的项目和产品。
5
二、特种陶瓷的分类
按特性分：
结构陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损 及化学性质稳定等特点。
功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊电、磁、热、 光、生物等性能。 陶瓷基复合材料：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷 的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范 围。
6
按材质分：
半导体陶瓷 PTC(Ba-Sr-Pb)TiO3 、 温度补偿和自控加热元件等温度传感器、 NTC(Mn、Co、Ni、Fe、LaCrO3)、 温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等 CTR(V2O5 )
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷1.氧化铝陶瓷：氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α-A1203为主晶相。
按照A1203含量和添加剂的不同，有不同系列。
如按照A1203含量不同可分为75瓷，85瓷，95瓷，99瓷等;按照其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷;按照添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等。
Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳固、机械强度最高的一种;A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映，只有Mg, Ca,Zr 和Ti在必然温度以上对其有还原作用;热的硫酸能溶解A1203，热的HCl, HF对其也有必然侵蚀作用;A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。
由于A1203陶瓷优良的化学稳固性，可普遍地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套，输送酸的管道内衬和阀门等。
氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优良的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点，因此在电子、电器方面有十分广漠的应用领域。
A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域取得了普遍应用。
如制造纺织耐磨零件、刀具。
各类发动机中还大量利用A1203陶瓷火花塞。
透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性，同时具有高温强度高、耐热性好、耐侵蚀性强等特点。
可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。
氧化铝陶瓷制作工艺：氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属侵蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐侵蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部份滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。
《氧化铝陶瓷》课件
REPORTING
目 录
氧化铝陶瓷简介氧化铝陶瓷的制备方法氧化铝陶瓷的性能氧化铝陶瓷的应用案例氧化铝陶瓷的未来发展与挑战
PART
01
氧化铝陶瓷简介
REPORTING
定义
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主要成分的陶瓷材料。
特性
具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高绝缘性等优点，同时具有较好的热稳定性和化学稳定性。
导航系统
电子封装
氧化铝陶瓷因其高导热性、绝缘性和化学稳定性等特点，被用于制造电子封装材料，保护和支撑集成电路和其他电子元件。
高压电容器
氧化铝陶瓷具有高介电常数和低损耗等特点，被用于制造高压电容器，用于电力系统和电子设备中。
传感器和执行器
氧化铝陶瓷因其敏感性和稳定性等特点，被用于制造传感器和执行器等电子器件，如气敏传感器、压力传感器等。
表面处理技术
表面处理技术是提高氧化铝陶瓷性能的重要手段之一。目前，氧化铝陶瓷的表面处理技术还存在一些问题，如涂层附着力差、耐磨性差等。因此，需要加强表面处理技术的研究和开发，提高氧化铝陶瓷的表面性能。
增材制造技术
增材制造技术是一种新型的制造技术，具有个性化、高效、低成本等优点。氧化铝陶瓷在未来发展中可以与增材制造技术相结合，实现快速、精确、低成本的制造，拓展其应用领域。
机械工业
用于制造各种轴承、密封件、泵件等机械零件，具有高耐磨、耐腐蚀的特性。
电子工业
用于制造电子元件、集成电路封装、电子器件等，具有高绝缘、耐高温的特性。
航空航天
用于制造飞机发动机部件、航天器结构件等，具有高强度、轻质、耐高温的特性。
化学工业
用于制造各种耐腐蚀、耐磨损的管道、阀门、反应器等化工设备。
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光、电 电、 磁 子 学 功 陶 能 领 瓷 域
离子导电性
领
域 光 电 陶 瓷 光
特
性
应 电光偏振光元件
用
荧光性 偏振光性
荧光体，彩色电视显像管材料
光电性
透光性
光电变换元件
耐高温耐蚀透光性（高压钠灯灯管）， 窑炉观察窗，原子能反应堆窗口，半导 性透可见光性（光改变色玻璃）
光、 电、 磁 学 功 能 领 域
21
表3
领域 特 性 高绝缘性 铁电性、介电 性 压电性 热电性 电子放射性 半导性、传感 性
特种陶瓷的特性与应用
应 用
集成电路组件，集成电路衬底，散热性绝缘衬底 图像存储元件，电光偏振光元件，高容量电容器 振子，点火元件，滤波器，压电变压器，超声波元 件，电子引燃器，弹性表面波元件，电子钟表 红外检测元件，自计式温度计，探测器，新型武器 阴极射线管电子枪热阴极，热电子装置，电子显微 镜，电子束焊机，超大规模集成电路电子束绘画仪 电阻发热体（高温电炉），湿度传感器，热敏电阻 （温度控制器），压力传感器，稳压元件（非线性 电阻），自控系统电阻发热元件（电子恒温器，被 褥干燥器，头发干燥器），气体传感器（气体泄漏 报警器） 氧量传感器（汽车发动机空气∕燃料比控制器）， 高炉的控制，钠硫电池（功率平衡用）
半导体陶瓷 PTC(Ba-Sr-Pb)TiO3 、 温度补偿和自控加热元件等温度传感器、 NTC(Mn、Co、Ni、Fe、LaCrO3)、 温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等 CTR(V2O5 )
ZnO压敏电阻 SiC发热体 快离子导体 β -Al2O3、ZrO2 陶瓷 高温超导陶 La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr瓷 Ca-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O 浪涌电流吸收器、噪声消除、避雷器 电炉、小型电热器等 钠-硫电池固体电介质、氧传感器陶瓷 超导材料
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1、结构陶瓷
高温结构陶瓷：发动机用陶瓷、高级耐火材料、 喷嘴、陶瓷换热器
高硬耐磨陶瓷：陶瓷刀具、磨料磨具、陶瓷密 封件、陶瓷轴承、研磨体 生物结构陶瓷：人工齿、人工骨
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2、功能陶瓷
电子陶瓷：陶瓷电容器、压电陶瓷、铁电陶瓷、 电介质陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷 磁性陶瓷：铁氧体、磁记录材料、磁泡材料、 永磁材料 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
2
绪
论
一、特种陶瓷的概念 二、特种陶瓷的分类 三、特种陶瓷的特性与应用 四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别 五、国外特种陶瓷研究动向 六、国内特种陶瓷发展现状 七、国内外主要差距 八、特种陶瓷产品的发展趋势
3
一、特种陶瓷的概念
特种陶瓷是有别于日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷等传统 陶瓷的一类新型陶瓷的总称。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。特种陶瓷属新材料领域，是国家“十一五” 发展规划中重点发展的项目。在国家高技术研究计划（863计划） 和国家重点新产品推广计划中都有不少特种陶瓷的项目和产品。
超硬性
润滑性 骨亲和性 生物 化学 功能 领域 载体性
研磨材料，切削工具，磨削材料
轴承材料，高温润滑材料 人工骨，人造牙根，人造关节 固定酶载体，催化剂载体，生物化学反应控制装置
耐蚀性
催化性
理化仪器，化工陶瓷，化学装置内衬，原子能有关材 料
水煤气反应催化剂，耐热催化剂，化学用催化剂
24
四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别
硬磁铁氧体 记忆用铁氧体
透明Al2O3陶瓷 光 功 能 陶 瓷 透明MgO陶瓷 透明Y2O3-ThO2陶 瓷
透明铁电陶瓷
PLZT
光存储元件、视频 显示和存储系统， 光开关、光阀等
19
分类
生 物 及 化 学 功 能 陶 瓷
功能陶瓷
典 型 材 料
主要用途
工业湿度检测、烹 饪控制元件 汽车传感器、气体 泄漏报警，各类气 体检测
18
分类
磁 功 能 陶 瓷
功能陶瓷
软磁铁氧体
典 型 材 料
主要用途
Mn-Zn、Cu-Zn、 电视机、收录机的 Ni-Zn 、 Cu-Zn- 磁芯，记录磁头、 Mg 温度传感器，计算 机电源磁芯、电波 吸收体 Ba、Sr铁氧体 铁氧体磁石 Li、Mn、Ni、Mg、 计算机磁芯 Zn 与 铁 形 成 的 尖 晶石型 Al2O3 MgO Y2O3－ThO2 高压钠灯 照明或特殊灯管， 红外输出窗材料 激光元件
特 传热性 绝热性
性
应 集成电路绝缘（散热）衬底
用
耐热绝热体，轻质绝热体，不燃壁材，节能型炉 耐高温结构材料，高温炉，核聚变反应堆材料，原子 能反应堆材料
耐高温性
机 械 功 能 领 域
高强度、耐磨性、超高精度全陶瓷车床，机床，测量机械，拉丝模 非膨胀收缩性 高强度、耐高温 高性能高效汽车发动机，燃气轮机叶片，柴油机， 性 Sterling发动机，航天飞机表面瓦 高比强度性 高模量 汽车零件，人造卫星机体，火箭机体，飞机机体 高尔夫球棒，长柄，网球拍，撑杆跳高撑杆，钓鱼竿， 各种弹簧材料
氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、 氧化锌 碳化物陶瓷：碳化硅、碳化钛、碳化钨 氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼
硼化物陶瓷：二硼化钛、二硼化锆
硅化物陶瓷：二硅化钼
7
按用途分：
电子陶瓷：陶瓷电容、电阻、电感、基板、封装用陶瓷， 超导陶瓷、绝缘陶瓷 热陶瓷：发热陶瓷、导热陶瓷、隔热陶瓷 耐磨陶瓷：陶瓷轴承、密封件、研磨体、内衬 光陶瓷：透明陶瓷、光导纤维、激光陶瓷 敏感陶瓷：热敏、压敏、气敏、光敏陶瓷 核陶瓷：核燃料（氧化铀）、核保护（含硼陶瓷） 化学陶瓷：耐酸陶瓷、耐碱陶瓷、过滤、催化用陶瓷
26
五、国外特种陶瓷研究动向
国外特种陶瓷的开发研究始于20世纪的20年代， 据报道，1924年德国科学家鲁夫在2000℃ 左右成功 地烧制了一块洁白如玉、坚硬的陶瓷——世界上第一 块纯氧化铝陶瓷。其硬度在当时仅次于金刚石，机械 强度、耐化学腐蚀性、电绝缘性等性能均非常好。它 的诞生标志着特种陶瓷新时代的开始。
特种陶瓷
1
特种陶瓷
主要参考文献： 1.毕见强. 特种陶瓷工艺与性能.哈尔滨:哈尔滨工业大学出 版社,2008. 2. 李世普．特种陶瓷工艺学．武汉：武汉理工大学出版社， 2003. 3. 刘维良．先进陶瓷工艺学．武汉：武汉理工大学出版社， 2004. 4. 肖汉宁等编著．高性能结构陶瓷及其应用．北京：化学 工业出版社,2006. 5. 张玉军等编著．结构陶瓷材料及其应用．北京：化学工 业出版社,2005. 6. 樊新民等编著．工程陶瓷及其应用．北京：机械工业出 版社,2006.
11
陶瓷传感器：热敏陶瓷、压敏陶瓷、湿敏陶瓷、 气敏陶瓷、光敏陶瓷 能源陶瓷：核反应堆用陶瓷、太阳能材料、红外 辐射陶瓷、隔热保温材料
化学陶瓷：催化剂载体、分子筛、耐酸陶瓷
生物陶瓷：生物活性陶瓷、人工心脏
12
多层电子封装
13
电子陶瓷片式器件（电容、电感、电阻）
14
3、陶瓷基复合材料 Nhomakorabea
1、原料 在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料 的界限，代之以“高度精选的原料”。 2、成分 在成分上，传统陶瓷的组成主要由粘土的组成 决定，所以不同产地的陶瓷有不同的质地。特 种陶瓷的原料一般是纯化合物，因此其成分由 人工配比而非由原料产地决定。
25
3、制备工艺 传统陶瓷：以窑炉为主要生产手段。 特种陶瓷：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 与传统陶瓷相比，特种陶瓷具有不同的特殊性 能，如高强度、高硬度、耐酸蚀以及在磁、电、 光、声、生物工程等各方面具有特殊性能。
17
表2 功能陶瓷的分类
分 类 功能陶瓷
绝缘陶瓷 介电陶瓷 铁电陶瓷 压电陶瓷 电功 能陶 瓷
典型材料
Al2O3、BeO、 MgO、AlN、SiC TiO2、La2Ti2O7、Ba2Ti9O20 BaTiO3、SrTiO3 PZT、PT、LNN(PbBa) NaNb5O15
主要用途
集成电路基片、封装陶瓷、高频绝缘陶瓷 陶瓷电容器、微波陶瓷 陶瓷电容器 超声换能器、谐振器、滤波器、压电点火、 压电电动机、表面波延迟元件
5
二、特种陶瓷的分类
按特性分：
结构陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损 及化学性质稳定等特点。
功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊电、磁、热、 光、生物等性能。 陶瓷基复合材料：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷 的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范 围。
6
按材质分：
陶
瓷
光反射性
反射红外性 导光性
耐高温金属特性
透过可见光，反射红外线特性（节能型 窗玻璃） 通信用光纤，光通信光缆，胃摄像机， 光能传输纤维
磁 性 软 磁 性 、 硬 电脑存储元件，变压器磁芯，磁带，磁 陶 磁性 盘，橡胶磁铁，立体声拾音器，磁头， 瓷 现金支付信用卡，冷藏库气密磁门
23
领域 热学 功能 领域
湿敏陶瓷 MgCr2O4-TiO2、 ZnO-Cr2O3、Fe3O4 等 气敏陶瓷 SnO2、α -Fe2O3、 ZrO2、TiO2、ZnO等
载体用陶 堇青石瓷、Al2O3瓷、 汽车尾气催化载体、 瓷 SiO2-Al2O3瓷等 化工用催化载体、 酵素固定载体
催化用陶 沸石、过渡金属氧化 接触分解反应催化、 瓷 物 排气净化催化
生物陶瓷 Al2O3、 Ca5(F、Cl)P3O12 人造牙齿、关节骨 等