常见陶瓷材料性能及运用-讲义.. 共26页
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表面可强化玻璃陶 瓷 可加工玻璃陶瓷
特点
热膨胀系数低(可为负值)、强度高、 热稳定性能好、使用温度高
主要用途
航天飞机零件、高级炊具、高温作业观察窗、 微波炉盖、望远镜、激光元器件及航天飞机上 的重要零部件
独特地显微结构使其具备可加工性能， 电绝缘、微波技术、精密仪器和航空、航天领 可以采用普通的钻、锯或车削、磨等 域 加工到精密尺寸 具有高热震抗力、哟一的绝缘性能
6
1.1 氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α-A1203为主晶相。根据A1203含量和添加剂 的不同，有不同系列。如根据A1203含量不同可分为75瓷，85瓷，95瓷，99瓷 等;根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷;根据添加剂的 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定、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在一定温度以上对其有还原 作用;热的硫酸能溶解A1203，热的HCl, HF对其也有一定腐蚀作用;A1203陶瓷 的蒸汽压和分解压都是最小的。由于A1203陶瓷优异的化学稳定性，可广泛地 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陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质损耗等 特点，因而在电子、电器方面有十分广阔的应用领域。 A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域得到了广泛应用。如制造纺织耐磨零 件、刀具。各种发动机中还大量使用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、耐腐蚀性强等特点。可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。
稳定Zr02陶瓷主要由立方相组成，其耐火度高、比热与导热系数小，是理想 的高温隔热材料，可以用做高温炉内衬，也可作为各种耐热涂层。 稳定Zr02陶瓷化学稳定性好，高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀，但不能 抵抗碱性物质的腐蚀。周期表中第V , VI ,VII族金属元素与其不发生反应，可 以用来作为熔炼这此金属的坩埚。 纯Zr02是良好的绝缘体，由于其明显的高温离子导电特性，可作为2000℃使 用的发热元件，高温电极材料，还可用作产生紫外线的灯。 此外利用稳定Zr02的氧离子传导特性，可制成氧气传感器，进行氧浓度的测 量。
化学稳定性高，
温、耐磨、耐腐蚀机械部件、汽轮机高温部件
比重低，低膨胀系数，高导热，高硬 磨料，耐磨零件、热电偶原件、高温半导体、
度和高耐磨性，
宇宙飞船上的热电转化装置、防弹装甲、反应
堆控制棒与屏蔽材料等
Innovator Confidential
4
常见陶瓷分类
分类
玻 璃 陶 瓷
名称 低膨胀玻璃陶瓷
Innovator Confidential
5
1 氧化物陶瓷
氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多 优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具 有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用。
Innovator Confidential
Innovator Confidential
7
1.2 氧化锆(ZrO2)陶瓷
Zr02有二种锆同素异形体立方结构(c相)、四方结构(t相)及单斜结构(m相)。 根据所含相的成分不同，Zr02陶瓷可分为稳定Zr02陶瓷材料、部分稳定Zr02 陶瓷。
Innovator Confidential
8
1.2.1 稳定氧化锆(ZrO2)陶瓷
高温下比体积电阻高，介质损耗低， 具有良好的电绝缘性 对碱性熔渣有较强的抗侵蚀能力
比热、导热系数小 化学稳定性号，耐酸性及中性物质腐 蚀 绝缘性
用于制备熔炼金属的坩埚，浇铸金属的模子， 高温热电偶保护管，高温炉内衬
高温隔热材料、高温炉内衬、耐热涂层 坩埚 高温发热元件，高温电极材料，产生紫外线的 灯 氧气传感器
Innovator Confidential
2
常见陶瓷分类
分类 名称 氧化铝陶瓷
MgO陶瓷
氧
化 物
稳定氧化锆(ZrO2) 陶瓷
陶
瓷
特点
主要用途
化学性质稳定，机械强度高 电绝缘性，低介质损耗 对可见光和红外线的良好透过性，耐 温耐热耐腐蚀
叶轮泵体轴套阀门管道内衬等 电子电器应用 纺织耐磨零件，刀具，火花塞 高压钠灯灯管，红外检测装置窗口
常见陶瓷材料性能及运用
2019年1月17日
Innovator Confidential
1
常见陶瓷分类
20世纪后期随着许多新技术(如电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术 等)的兴起，以及基础理论(如矿物学、冶金学、物理学等)和测试技术(如电子 显微镜技术、X射线衍射技术和各种频谱仪等)的发展，人们对材料结构和性能 之间的关系有了深刻认识。通过控制材料的化学成分和微观组织结构，研制出 了许多具有不同性能的陶瓷材料，如各种功能陶瓷(电子材料、光导纤维、敏 感陶瓷材料)及高温结构陶瓷。与传统陶瓷材料相比其强度得到了成百上千倍 的提高，再加上陶瓷材料本身具备的优异的耐高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特 性，使其在许多重要领域得到了越来越广泛的应用。 常用上程陶瓷材料主要包括:金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、 氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和 硅的碳化物和氮化物。 根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化 物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应 用。
部分稳定Zr02陶瓷
高强度、断裂韧性及抗热冲击性能 导热系数小，隔热效果好，热膨胀系 数大
陶瓷发动机中的汽缸内壁、活塞、缸盖等部件 无润滑轴承，喷砂设备喷嘴、制药用冲压模 工业剪刀、羊毛剪、微电子工业用具、微生物 陶瓷材料
Innovator Confidential
Hale Waihona Puke Baidu
3
常见陶瓷分类
分类
氮 化 物 陶 瓷
碳 化 物 陶 瓷
名称
特点
主要用途
氮化硅(Si3N4)陶瓷 热膨胀系数小，抗热震，弯曲强度高， 惹急材料，切削工具，高级耐火材料，抗腐蚀、 硬度高，自润滑，摩擦系数小，抗腐 抗磨损的密封件 蚀
氮化铝(AlN)陶瓷
六方氮化硼(BN)陶 瓷
立力氮化硼(BN)陶 瓷 碳化硅(SiC)陶瓷
碳化硼(BC)陶瓷
热硬度高，抗热震，良好地电绝缘性 熔炼金属用的坩埚，热电偶保护管，真空蒸镀
和介电性质
容器，耐热砖，大规模集成电路基板
自润滑性，耐热性，导热，绝缘，质 高温固体润滑剂，轴承，坩埚，绝缘材料，压
量轻
力传递材料和容器，航空高温结构材料，火箭
喷嘴
化学稳定兴高，导热剂耐热性能号， 磨料，切削刀具 硬度高
性度高，热导率高，抗热震性能好， 炉膛结果材料、隔焰板、撸管，发热元件，高
特点
热膨胀系数低(可为负值)、强度高、 热稳定性能好、使用温度高
主要用途
航天飞机零件、高级炊具、高温作业观察窗、 微波炉盖、望远镜、激光元器件及航天飞机上 的重要零部件
独特地显微结构使其具备可加工性能， 电绝缘、微波技术、精密仪器和航空、航天领 可以采用普通的钻、锯或车削、磨等 域 加工到精密尺寸 具有高热震抗力、哟一的绝缘性能
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1.1 氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α-A1203为主晶相。根据A1203含量和添加剂 的不同，有不同系列。如根据A1203含量不同可分为75瓷，85瓷，95瓷，99瓷 等;根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷;根据添加剂的 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定、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在一定温度以上对其有还原 作用;热的硫酸能溶解A1203，热的HCl, HF对其也有一定腐蚀作用;A1203陶瓷 的蒸汽压和分解压都是最小的。由于A1203陶瓷优异的化学稳定性，可广泛地 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陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质损耗等 特点，因而在电子、电器方面有十分广阔的应用领域。 A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域得到了广泛应用。如制造纺织耐磨零 件、刀具。各种发动机中还大量使用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、耐腐蚀性强等特点。可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。
稳定Zr02陶瓷主要由立方相组成，其耐火度高、比热与导热系数小，是理想 的高温隔热材料，可以用做高温炉内衬，也可作为各种耐热涂层。 稳定Zr02陶瓷化学稳定性好，高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀，但不能 抵抗碱性物质的腐蚀。周期表中第V , VI ,VII族金属元素与其不发生反应，可 以用来作为熔炼这此金属的坩埚。 纯Zr02是良好的绝缘体，由于其明显的高温离子导电特性，可作为2000℃使 用的发热元件，高温电极材料，还可用作产生紫外线的灯。 此外利用稳定Zr02的氧离子传导特性，可制成氧气传感器，进行氧浓度的测 量。
化学稳定性高，
温、耐磨、耐腐蚀机械部件、汽轮机高温部件
比重低，低膨胀系数，高导热，高硬 磨料，耐磨零件、热电偶原件、高温半导体、
度和高耐磨性，
宇宙飞船上的热电转化装置、防弹装甲、反应
堆控制棒与屏蔽材料等
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4
常见陶瓷分类
分类
玻 璃 陶 瓷
名称 低膨胀玻璃陶瓷
Innovator Confidential
5
1 氧化物陶瓷
氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多 优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具 有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用。
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1.2 氧化锆(ZrO2)陶瓷
Zr02有二种锆同素异形体立方结构(c相)、四方结构(t相)及单斜结构(m相)。 根据所含相的成分不同，Zr02陶瓷可分为稳定Zr02陶瓷材料、部分稳定Zr02 陶瓷。
Innovator Confidential
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1.2.1 稳定氧化锆(ZrO2)陶瓷
高温下比体积电阻高，介质损耗低， 具有良好的电绝缘性 对碱性熔渣有较强的抗侵蚀能力
比热、导热系数小 化学稳定性号，耐酸性及中性物质腐 蚀 绝缘性
用于制备熔炼金属的坩埚，浇铸金属的模子， 高温热电偶保护管，高温炉内衬
高温隔热材料、高温炉内衬、耐热涂层 坩埚 高温发热元件，高温电极材料，产生紫外线的 灯 氧气传感器
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常见陶瓷分类
分类 名称 氧化铝陶瓷
MgO陶瓷
氧
化 物
稳定氧化锆(ZrO2) 陶瓷
陶
瓷
特点
主要用途
化学性质稳定，机械强度高 电绝缘性，低介质损耗 对可见光和红外线的良好透过性，耐 温耐热耐腐蚀
叶轮泵体轴套阀门管道内衬等 电子电器应用 纺织耐磨零件，刀具，火花塞 高压钠灯灯管，红外检测装置窗口
常见陶瓷材料性能及运用
2019年1月17日
Innovator Confidential
1
常见陶瓷分类
20世纪后期随着许多新技术(如电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术 等)的兴起，以及基础理论(如矿物学、冶金学、物理学等)和测试技术(如电子 显微镜技术、X射线衍射技术和各种频谱仪等)的发展，人们对材料结构和性能 之间的关系有了深刻认识。通过控制材料的化学成分和微观组织结构，研制出 了许多具有不同性能的陶瓷材料，如各种功能陶瓷(电子材料、光导纤维、敏 感陶瓷材料)及高温结构陶瓷。与传统陶瓷材料相比其强度得到了成百上千倍 的提高，再加上陶瓷材料本身具备的优异的耐高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特 性，使其在许多重要领域得到了越来越广泛的应用。 常用上程陶瓷材料主要包括:金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、 氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和 硅的碳化物和氮化物。 根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化 物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应 用。
部分稳定Zr02陶瓷
高强度、断裂韧性及抗热冲击性能 导热系数小，隔热效果好，热膨胀系 数大
陶瓷发动机中的汽缸内壁、活塞、缸盖等部件 无润滑轴承，喷砂设备喷嘴、制药用冲压模 工业剪刀、羊毛剪、微电子工业用具、微生物 陶瓷材料
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Hale Waihona Puke Baidu
3
常见陶瓷分类
分类
氮 化 物 陶 瓷
碳 化 物 陶 瓷
名称
特点
主要用途
氮化硅(Si3N4)陶瓷 热膨胀系数小，抗热震，弯曲强度高， 惹急材料，切削工具，高级耐火材料，抗腐蚀、 硬度高，自润滑，摩擦系数小，抗腐 抗磨损的密封件 蚀
氮化铝(AlN)陶瓷
六方氮化硼(BN)陶 瓷
立力氮化硼(BN)陶 瓷 碳化硅(SiC)陶瓷
碳化硼(BC)陶瓷
热硬度高，抗热震，良好地电绝缘性 熔炼金属用的坩埚，热电偶保护管，真空蒸镀
和介电性质
容器，耐热砖，大规模集成电路基板
自润滑性，耐热性，导热，绝缘，质 高温固体润滑剂，轴承，坩埚，绝缘材料，压
量轻
力传递材料和容器，航空高温结构材料，火箭
喷嘴
化学稳定兴高，导热剂耐热性能号， 磨料，切削刀具 硬度高
性度高，热导率高，抗热震性能好， 炉膛结果材料、隔焰板、撸管，发热元件，高