特种陶瓷介绍
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特种陶瓷介绍
特种陶瓷介绍
结构陶瓷应用主要有：
切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部 件、发动机部件、热交换器、生物部件和 装甲等。
结构陶瓷主要材料有：
氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、 二氧化锆（ZrO2）、碳化硼（B4C）、 二硼化钛（TiB2)、氧化铝（A1203）、 和赛隆（Sialon)等。
特种陶瓷介绍
2.2 功能陶瓷
所谓功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超 导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的 一类陶瓷。由于这类陶瓷材料拥有许多优异的特 殊性能，因而受到了人们的普遍关注和重视。在 功能材料中，陶瓷也占有十分重要的地位。功能 陶瓷占整个特种陶瓷产量的80%，而且每年以 20%的速度增长。功能陶瓷己在能源开发、空间 技术、电子技术、生物技术、环境科学等领域得 到了广泛的应用。
特种陶瓷介绍
功能陶瓷大致可分为电子陶瓷（包括电绝缘、电介质、 铁电、压电、热释电、敏感、导电、超导、磁性等陶瓷）、 透明陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔 陶瓷。功能陶瓷的分类、特性和用途见下表2-1、2-2、2-3、 2-4。
功能陶瓷与传统的陶瓷相比在原料及工艺等方面有很大 的区别，是知识和技术密集刑产品。功能材料之所以具有 卓越的功能及特性，不仅与材料的化学组成有关，而且很 大程度上决定于其微观结构。功能材料的开发首先依赖于 新材料的发现和人工合成。在功能陶瓷材料重大发现中， 人们先后发现了氧化物导体，固体电解质，压电与非线性 光学材料，铁氧体与记忆材料，太阳能电池，高温氧化物 超导体等。随着电子产品向轻薄短小、多功能、高可靠性 和高密度表面、高集成化的发展，功能材料也有着不断的 发展。
特种陶瓷介绍
2 分类及应用
高性能陶瓷可以分为结构陶瓷和功能陶瓷 两大类。结构陶瓷是以利用力学和热学性能为 主的材料，又可称为高温结构陶瓷；功能陶瓷 是以利用电、磁、光、铁电、压电等性能及其 耦合为主的材料。随着利学技术的发展，新材 料的不断出现，结构陶瓷与功能陶瓷的界限也 逐渐淡化，有些材料同时具备优越的结构性能 与优良的功能。从材料体系来分可以分为：机 械材料、电磁材料、半导体材料、光学材料、 热学材料、生物化学材料。
特种陶瓷介绍
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1 前言
人类进入21世纪，信息、能源、材料被誉为科 学的三大支柱。材料是人类生产和生活的物质基础， 是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光 电技术、红外技术、传感技术、能源技术等新技术 的出现、发展，要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、 耐磨等优越的性能，才能在比较苛刻的环境中使用。 传统材料难以满足要求，开发和有效利用高性能材 料己经成为材料利学发展的必然趋势。目前，在新 材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并 称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高 硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的 发展中心，受到广泛关注。
▪ 功能陶瓷的品种繁多，性能各异，因而应用领域十分广 泛，在现代人的生活中随处可见。
特种陶瓷介绍
特种陶瓷介绍
特种陶瓷介绍
特种陶瓷介绍
3 应用举例
3.1 氧化锆陶瓷
3.1.1 氧化锆性能介绍
3.1.1.1 物理性质
锆在地壳中的储量为0. 025%，超过Cu，Zn， Sn，Ni，Pb等金属的储量，资源丰富。自然界中 锆以锆英石、斜锆石和它们的变体形态出现。
特种陶瓷介绍
结构陶瓷
陶瓷轴承
蜂窝陶Baidu Nhomakorabea蓄热体
陶瓷坩埚 (耐热堇青石陶瓷)
特种陶瓷介绍
电子陶瓷
防雷击保护器件－陶瓷气 体放电管
光源陶瓷（插座）
特种陶瓷介绍
2.1 结构陶瓷
所谓结构陶瓷，是指能作为工程结构材料 使用的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整 个陶瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、 高强度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性 能为主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机 械、光学等领域有重要的应用。在这些应用领 域用非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大 致分为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷 基复合材料。其分类、特性和应用见下表1。
纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般 含有HfO2，不易分离。 ZrO2 ：密度5. 6g/Cm ３ ， 熔点2715℃ 。二氧化锆具有熔点和沸点高、硬度 大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优 良性质。
特种陶瓷介绍
二氧化锆有3种晶型，属多晶相转化的氧化物。 稳时定四的方低 晶温 相相(t -为Z单rO斜2)晶逐结渐构形(成m，- Z直r至O22)3，70高℃于只10存0在0℃四 方相，高于2370℃至熔点温度则为立方晶相(e ZrO2) 。ZrO2在加热升温过程中伴随着体积收缩，而 在冷却过程中则体积膨胀。因此在使用时为使其不发 生体积变化，必须进行晶型稳定化处理。常用的稳定 剂有Y2O3，CaO，MgO，CeO2和其它稀上氧化物。 这些氧化物的阳离子半径与Zr4+相近(相差在12%以 内)，它们在ZrO2中的溶解度很大，可以和ZrO2形成 单斜、四方和立方等晶型的置换型固溶体。这种固溶 体可以通过快冷避免共析分解，以亚稳态保持到室温。 快冷得到的立方固溶体保持稳定，不再发生相变，没 有体积变化，这种ZrO2称为全稳定ZrO2写为 FSZ(Fully Stabilized Zirconia)。
特种陶瓷介绍
高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的 概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。
特种陶瓷(special ceramics)又叫精细陶瓷(fine ceramics)、先进陶瓷( advanced ceramics)、现 代陶瓷( modern ceramics)、高技术陶瓷( high technology ceramics)或高性能陶瓷( high performance ceramic)。一般认为，特种陶瓷是 “采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成， 按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构 设计，并具有优异特性的陶瓷”它的出现与现代工业 和高技术密切相关。近20年来由于冶金、汽车、能 源、生物、航天、通信等领域的发展对新材料的需 要，陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的 产业。
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结构陶瓷应用主要有：
切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部 件、发动机部件、热交换器、生物部件和 装甲等。
结构陶瓷主要材料有：
氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、 二氧化锆（ZrO2）、碳化硼（B4C）、 二硼化钛（TiB2)、氧化铝（A1203）、 和赛隆（Sialon)等。
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2.2 功能陶瓷
所谓功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超 导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的 一类陶瓷。由于这类陶瓷材料拥有许多优异的特 殊性能，因而受到了人们的普遍关注和重视。在 功能材料中，陶瓷也占有十分重要的地位。功能 陶瓷占整个特种陶瓷产量的80%，而且每年以 20%的速度增长。功能陶瓷己在能源开发、空间 技术、电子技术、生物技术、环境科学等领域得 到了广泛的应用。
特种陶瓷介绍
功能陶瓷大致可分为电子陶瓷（包括电绝缘、电介质、 铁电、压电、热释电、敏感、导电、超导、磁性等陶瓷）、 透明陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔 陶瓷。功能陶瓷的分类、特性和用途见下表2-1、2-2、2-3、 2-4。
功能陶瓷与传统的陶瓷相比在原料及工艺等方面有很大 的区别，是知识和技术密集刑产品。功能材料之所以具有 卓越的功能及特性，不仅与材料的化学组成有关，而且很 大程度上决定于其微观结构。功能材料的开发首先依赖于 新材料的发现和人工合成。在功能陶瓷材料重大发现中， 人们先后发现了氧化物导体，固体电解质，压电与非线性 光学材料，铁氧体与记忆材料，太阳能电池，高温氧化物 超导体等。随着电子产品向轻薄短小、多功能、高可靠性 和高密度表面、高集成化的发展，功能材料也有着不断的 发展。
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2 分类及应用
高性能陶瓷可以分为结构陶瓷和功能陶瓷 两大类。结构陶瓷是以利用力学和热学性能为 主的材料，又可称为高温结构陶瓷；功能陶瓷 是以利用电、磁、光、铁电、压电等性能及其 耦合为主的材料。随着利学技术的发展，新材 料的不断出现，结构陶瓷与功能陶瓷的界限也 逐渐淡化，有些材料同时具备优越的结构性能 与优良的功能。从材料体系来分可以分为：机 械材料、电磁材料、半导体材料、光学材料、 热学材料、生物化学材料。
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1 前言
人类进入21世纪，信息、能源、材料被誉为科 学的三大支柱。材料是人类生产和生活的物质基础， 是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光 电技术、红外技术、传感技术、能源技术等新技术 的出现、发展，要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、 耐磨等优越的性能，才能在比较苛刻的环境中使用。 传统材料难以满足要求，开发和有效利用高性能材 料己经成为材料利学发展的必然趋势。目前，在新 材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并 称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高 硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的 发展中心，受到广泛关注。
▪ 功能陶瓷的品种繁多，性能各异，因而应用领域十分广 泛，在现代人的生活中随处可见。
特种陶瓷介绍
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特种陶瓷介绍
特种陶瓷介绍
3 应用举例
3.1 氧化锆陶瓷
3.1.1 氧化锆性能介绍
3.1.1.1 物理性质
锆在地壳中的储量为0. 025%，超过Cu，Zn， Sn，Ni，Pb等金属的储量，资源丰富。自然界中 锆以锆英石、斜锆石和它们的变体形态出现。
特种陶瓷介绍
结构陶瓷
陶瓷轴承
蜂窝陶Baidu Nhomakorabea蓄热体
陶瓷坩埚 (耐热堇青石陶瓷)
特种陶瓷介绍
电子陶瓷
防雷击保护器件－陶瓷气 体放电管
光源陶瓷（插座）
特种陶瓷介绍
2.1 结构陶瓷
所谓结构陶瓷，是指能作为工程结构材料 使用的陶瓷。是陶瓷材料的重要分支，约占整 个陶瓷市场的25％左右。结构陶瓷以耐高温、 高强度、超硬度、耐磨、抗腐蚀等机械力学性 能为主要特征，因此在冶金、宇航、能源、机 械、光学等领域有重要的应用。在这些应用领 域用非金属代替金属是总的趋势。结构陶瓷大 致分为氧化物系、非氧化物系和结构用的陶瓷 基复合材料。其分类、特性和应用见下表1。
纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般 含有HfO2，不易分离。 ZrO2 ：密度5. 6g/Cm ３ ， 熔点2715℃ 。二氧化锆具有熔点和沸点高、硬度 大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优 良性质。
特种陶瓷介绍
二氧化锆有3种晶型，属多晶相转化的氧化物。 稳时定四的方低 晶温 相相(t -为Z单rO斜2)晶逐结渐构形(成m，- Z直r至O22)3，70高℃于只10存0在0℃四 方相，高于2370℃至熔点温度则为立方晶相(e ZrO2) 。ZrO2在加热升温过程中伴随着体积收缩，而 在冷却过程中则体积膨胀。因此在使用时为使其不发 生体积变化，必须进行晶型稳定化处理。常用的稳定 剂有Y2O3，CaO，MgO，CeO2和其它稀上氧化物。 这些氧化物的阳离子半径与Zr4+相近(相差在12%以 内)，它们在ZrO2中的溶解度很大，可以和ZrO2形成 单斜、四方和立方等晶型的置换型固溶体。这种固溶 体可以通过快冷避免共析分解，以亚稳态保持到室温。 快冷得到的立方固溶体保持稳定，不再发生相变，没 有体积变化，这种ZrO2称为全稳定ZrO2写为 FSZ(Fully Stabilized Zirconia)。
特种陶瓷介绍
高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的 概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。
特种陶瓷(special ceramics)又叫精细陶瓷(fine ceramics)、先进陶瓷( advanced ceramics)、现 代陶瓷( modern ceramics)、高技术陶瓷( high technology ceramics)或高性能陶瓷( high performance ceramic)。一般认为，特种陶瓷是 “采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成， 按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构 设计，并具有优异特性的陶瓷”它的出现与现代工业 和高技术密切相关。近20年来由于冶金、汽车、能 源、生物、航天、通信等领域的发展对新材料的需 要，陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的 产业。