二、稳定晶型氧化锆(ZrO 2 )
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很高的机械强度。
二、稳定晶型
氧化锆(ZrO2)
自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英 石。锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、 棕黄、黄绿等，比重4.6—4.7，硬度7.5，具有 强烈的金属光泽，可为陶瓷釉用原料
白色重质无定形粉末或结晶。一般常含有少量二氧化 铪，与碳酸钠共熔生成锆酸钠，锆酸钠遇水能水解成氢 氧化钠和几乎不溶于水的氢氧化锆。溶于2份硫酸和1份 水的混合液中，微溶于盐酸和硝酸，慢溶于氢氟酸，几 乎不溶于水。相对密度5.85。熔点2680℃，耐火度为 2200℃。沸点4300℃。折光率2.2。
一、固溶体生成型式的大略估计 二、固溶体类型的实验判别
一、固溶体生成型式的大略估 计
生成间隙固溶体比置 换固溶体困难
尺寸因素 间隙位置
在NaCl型结构中，因为只有四面体空隙 是空的，而金属离子尺寸又比较大，所 以不易形成间隙型固溶体，这种在结构 上只有四面体空隙是空的，可以基本上 排除生成间隙型固溶体的可能性。
陶瓷切割片
活化晶格，促进烧结
Al2O3陶瓷是使用非常广泛 的一种陶瓷，其熔点高达 2050℃，很难烧结。 加入3％Cr2O3形成置换型固 溶体，可在1860℃烧结； 加入1％～2％TiO2，形成缺 位固溶体，只需在1600℃ 即可烧结致密化。
氮化硅(Si3N4)
一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物 质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子 晶体；
加热件
轴承
Si3N4
结构 正八面体的两个顶是Si，四个N就是八
面体的中间平面的4个点，然后以这四 个N产生的平面的中心，就是最后第三 个Si了。一定要确认每个Si都连着四个 N，每个N都连着3个硅，N-N之间没有 连接
Si3N4为共价化合物，很难烧结。
然而β-Si3N4与Al2O3在1700℃可以固溶形成 置换固溶体，即生成Si6-0.5xAl0.67xN8-x， 晶胞中被氧取代的数目最大值为6，此材 料即为塞龙材料，其烧结性能好，且具有
加入稳定剂，加入CaO在1600～1800℃ 处理，这样即可生成稳定的立方氧化锆 固溶体。
催化剂
使用贵重金属
氧化物作催化剂
价格昂贵 消除还原性气体
故用锶、镧、锰、钴、铁等的氧化物间形成的 固溶体消除有害气体很有效。
1 超导材料
所谓超导体：冷却到0K附近时，其电阻变为 零，在超导状态下导体内的损耗或发热都为 零，故能通过大电流。
σ=n eμ
Μ电子迁移率
热等加压技术
在纯Al2O3 中添加0．3％～0．5％的 MgO，氢气氛下，1750℃左右烧成得到 透明Al2O3陶瓷。
人造宝石
宝石名称 基 体
颜色
着 色 剂／％
淡红宝石 红宝石 紫罗蓝宝石 黄玉宝石 海蓝宝石 (蓝晶) 橘红钍宝石 蓝钛宝石
A12O3 A12O3 A12O3 A12O3 Mg(AlO 2)2
超导材料的基本特征
有临界温度Tc
上限临界磁场 临界电流密度
H C2
超导材料只有在这些临界值以下的状态 才显示超导性。故临界值愈高，使用愈 方便；利用价值愈高。
部分材料的Tc和 H C2
物质
临界温度／K
临界磁场 ／(106A／m)
Nb
Nb2Al Nb3Ge Nb3Al0.95Be0.05
斜锆石
锆英石
结构
二氧化锆有3种晶型，属于多晶相转化 物。稳定的低温相为单斜相；高于 1000°时，四方相逐渐形成；高于 2370°时，转变为立方晶相。
绝缘垫片
ZrO2在1000℃左右由单斜晶型变成四方 晶型，伴随较大体积收缩，（7％～9 ％)，且转化迅速，可逆，从而导致制 品烧结时开裂。
4.2 固溶体的性质
一、活化晶格，促进烧结 二、稳定晶型 三、催化剂 四、固溶体的电性能 五、透明陶瓷及人造宝石
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷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腐蚀性用作钠灯 管；在电子工业中可用作集成电路基板与高 频绝缘材料。
9．2 18．9 23．2 19．6
2．0 32 ---
物质
临界温度／K 临界磁场 ／(106A／m)
Nb3Al0．8Ge0．2 Pb
BaPb0．7Bi0．8O3
20．7 7．2
13
41 0．8
---
2 压电陶瓷
Leabharlann Baidu
PbTiO3
铁电体
PbZrO3
反铁电体 锆钛酸铅
生成连续固溶体Pb(ZrxTi1-x)O3，x=0～1。
TiO2 TiO2
淡红色 红色 紫色 金黄色 蓝色
橘红色 蓝色
Cr2O3 0．01～0．05 Cr2O3 1～3 TiO2 0.5，Cr2O3 0．1 Fe2O3 0. 5 NiO 0.5，Cr2O3 0.01～0.05 CoO 0.01～0.54
Cr2O3 0．05 不添加，氧气不足
固溶体的研究方法
普通型氧化铝陶瓷
普 瓷 量通 、 在98型50氧%瓷化或、铝7950陶%瓷瓷者、系也85按划瓷A为等l2普O品3通含种氧量，化不有铝同时陶分Al2瓷为O系39含9 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 腐蚀、耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑 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。
在斜方铁电体和四方铁电体的边界组成 P从为bP而(ZZ得rT0，.5到4烧T了i0结.优46性)于O能3纯压好P电b。T件iO能3和、P介bZ电rO常3的数压都电达陶到瓷最大,成值，
在不等价的取代中，绝缘体变成半导体， 甚至导体，而且它们的导电性能是与杂质 缺陷浓度成正比的。
向ZrO2添加Y2O3
高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击， 在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急 剧加热，也不会碎裂。
制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性 模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传 热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面， 不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且 能够提高热效率。我国及美国、日本等国家 都已研制出了这种柴油机。
二、稳定晶型
氧化锆(ZrO2)
自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英 石。锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、 棕黄、黄绿等，比重4.6—4.7，硬度7.5，具有 强烈的金属光泽，可为陶瓷釉用原料
白色重质无定形粉末或结晶。一般常含有少量二氧化 铪，与碳酸钠共熔生成锆酸钠，锆酸钠遇水能水解成氢 氧化钠和几乎不溶于水的氢氧化锆。溶于2份硫酸和1份 水的混合液中，微溶于盐酸和硝酸，慢溶于氢氟酸，几 乎不溶于水。相对密度5.85。熔点2680℃，耐火度为 2200℃。沸点4300℃。折光率2.2。
一、固溶体生成型式的大略估计 二、固溶体类型的实验判别
一、固溶体生成型式的大略估 计
生成间隙固溶体比置 换固溶体困难
尺寸因素 间隙位置
在NaCl型结构中，因为只有四面体空隙 是空的，而金属离子尺寸又比较大，所 以不易形成间隙型固溶体，这种在结构 上只有四面体空隙是空的，可以基本上 排除生成间隙型固溶体的可能性。
陶瓷切割片
活化晶格，促进烧结
Al2O3陶瓷是使用非常广泛 的一种陶瓷，其熔点高达 2050℃，很难烧结。 加入3％Cr2O3形成置换型固 溶体，可在1860℃烧结； 加入1％～2％TiO2，形成缺 位固溶体，只需在1600℃ 即可烧结致密化。
氮化硅(Si3N4)
一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物 质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子 晶体；
加热件
轴承
Si3N4
结构 正八面体的两个顶是Si，四个N就是八
面体的中间平面的4个点，然后以这四 个N产生的平面的中心，就是最后第三 个Si了。一定要确认每个Si都连着四个 N，每个N都连着3个硅，N-N之间没有 连接
Si3N4为共价化合物，很难烧结。
然而β-Si3N4与Al2O3在1700℃可以固溶形成 置换固溶体，即生成Si6-0.5xAl0.67xN8-x， 晶胞中被氧取代的数目最大值为6，此材 料即为塞龙材料，其烧结性能好，且具有
加入稳定剂，加入CaO在1600～1800℃ 处理，这样即可生成稳定的立方氧化锆 固溶体。
催化剂
使用贵重金属
氧化物作催化剂
价格昂贵 消除还原性气体
故用锶、镧、锰、钴、铁等的氧化物间形成的 固溶体消除有害气体很有效。
1 超导材料
所谓超导体：冷却到0K附近时，其电阻变为 零，在超导状态下导体内的损耗或发热都为 零，故能通过大电流。
σ=n eμ
Μ电子迁移率
热等加压技术
在纯Al2O3 中添加0．3％～0．5％的 MgO，氢气氛下，1750℃左右烧成得到 透明Al2O3陶瓷。
人造宝石
宝石名称 基 体
颜色
着 色 剂／％
淡红宝石 红宝石 紫罗蓝宝石 黄玉宝石 海蓝宝石 (蓝晶) 橘红钍宝石 蓝钛宝石
A12O3 A12O3 A12O3 A12O3 Mg(AlO 2)2
超导材料的基本特征
有临界温度Tc
上限临界磁场 临界电流密度
H C2
超导材料只有在这些临界值以下的状态 才显示超导性。故临界值愈高，使用愈 方便；利用价值愈高。
部分材料的Tc和 H C2
物质
临界温度／K
临界磁场 ／(106A／m)
Nb
Nb2Al Nb3Ge Nb3Al0.95Be0.05
斜锆石
锆英石
结构
二氧化锆有3种晶型，属于多晶相转化 物。稳定的低温相为单斜相；高于 1000°时，四方相逐渐形成；高于 2370°时，转变为立方晶相。
绝缘垫片
ZrO2在1000℃左右由单斜晶型变成四方 晶型，伴随较大体积收缩，（7％～9 ％)，且转化迅速，可逆，从而导致制 品烧结时开裂。
4.2 固溶体的性质
一、活化晶格，促进烧结 二、稳定晶型 三、催化剂 四、固溶体的电性能 五、透明陶瓷及人造宝石
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷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腐蚀性用作钠灯 管；在电子工业中可用作集成电路基板与高 频绝缘材料。
9．2 18．9 23．2 19．6
2．0 32 ---
物质
临界温度／K 临界磁场 ／(106A／m)
Nb3Al0．8Ge0．2 Pb
BaPb0．7Bi0．8O3
20．7 7．2
13
41 0．8
---
2 压电陶瓷
Leabharlann Baidu
PbTiO3
铁电体
PbZrO3
反铁电体 锆钛酸铅
生成连续固溶体Pb(ZrxTi1-x)O3，x=0～1。
TiO2 TiO2
淡红色 红色 紫色 金黄色 蓝色
橘红色 蓝色
Cr2O3 0．01～0．05 Cr2O3 1～3 TiO2 0.5，Cr2O3 0．1 Fe2O3 0. 5 NiO 0.5，Cr2O3 0.01～0.05 CoO 0.01～0.54
Cr2O3 0．05 不添加，氧气不足
固溶体的研究方法
普通型氧化铝陶瓷
普 瓷 量通 、 在98型50氧%瓷化或、铝7950陶%瓷瓷者、系也85按划瓷A为等l2普O品3通含种氧量，化不有铝同时陶分Al2瓷为O系39含9 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 腐蚀、耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑 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。
在斜方铁电体和四方铁电体的边界组成 P从为bP而(ZZ得rT0，.5到4烧T了i0结.优46性)于O能3纯压好P电b。T件iO能3和、P介bZ电rO常3的数压都电达陶到瓷最大,成值，
在不等价的取代中，绝缘体变成半导体， 甚至导体，而且它们的导电性能是与杂质 缺陷浓度成正比的。
向ZrO2添加Y2O3
高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击， 在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急 剧加热，也不会碎裂。
制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性 模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传 热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面， 不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且 能够提高热效率。我国及美国、日本等国家 都已研制出了这种柴油机。