特种陶瓷第一讲 氧化铝陶瓷
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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。
特性
应用
传热性
集成电路绝缘（散热）衬底
绝热性
耐热绝热体，轻质绝热体，不燃壁材，节能型炉
耐高温性
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
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
生
ZnO-Cr2O3、Fe3O4 饪控制元件
物
等
及 气敏陶瓷 SnO2、α-Fe2O3、 汽 车 传 感 器 、 气 体
化
ZrO2、TiO2、ZnO等 泄 漏 报 警 ， 各 类 气 体检测
学
功 能
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
高比强度性
汽车零件，人造卫星机体，火箭机体，飞机机体
高模量
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
超硬性
研磨材料，切削工具，磨削材料
润滑性
轴承材料，高温润滑材料
骨亲和性
人工骨，人造牙根，人造关节
载体性
固定酶载体，催化剂载体，生物化学反应控制装置
耐蚀性
理化仪器，化工陶瓷，化学装置内衬，原子能有关材 料
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
机 械 功 能 领 域
生物 化学 功能 领域
功能陶瓷 软磁铁氧体
硬磁铁氧体 记忆用铁氧体
透明Al2O3陶瓷 透明MgO陶瓷 透明Y2O3-ThO2陶 瓷 透明铁电陶瓷
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
16
表1 结构陶瓷的分类
种类 氧化物系
碳化物 非 氮化物 氧 化 硼化物 物 硅化物 系 氟化物
硫化物
碳和石墨
材
料
Al2O3，MgO，ZrO2，SiO2，BeO等 SiC，TiC，B4C，WC，ZrC等
Si3N4，AlN，BN，TiN，ZrN等
ZrB2， TiB2， WB，LaB6等
MoSi2 CaF2，BaF2，MgF2 ZnS，TiS2，MxMo6S8（M=Pb, Cu, Gd）
我国虽然有人将其称作“工业陶瓷”（industrial ceramics）,但仍以称“特种陶瓷（special ceramics）”者居多。
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、
13
电子陶瓷片式器件（电容、电感、电阻）
14
3、陶瓷基复合材料
➢ 颗粒弥散强化：SiCp/Si3N4, ZrO2p/Al2O3 ➢ 晶须强化：SiCw/Al2O3 ➢ 纤维强化：Cf/SiC, Cf/C复合材料 ➢ 应用：陶瓷刀具，发动机零部件，飞机刹车
片，火箭喷管，航天飞机烧蚀材料
15
火箭喷管 C/C刹车盘
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）
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
陶 催化用陶 沸石、过渡金属氧化 接触分解反应催化、
瓷瓷
物
排气净化催化
生物陶瓷
Al2O3、 Ca5(F、Cl)P3O12
人造牙齿、关节骨 等
20
三、特种陶瓷的特性与应用
特种陶瓷，由于不同的化学组分和显 微结构而决定其具有不同的特殊性质和功 能，如高强、高硬、耐温、耐腐、绝缘、 导电和各种电、磁、光及生物相容性等， 陶瓷材料的这些性能，可以广泛用于机械、 电子、宇航、医学工程等各个方面，成为 近代尖端科学技术的重要组成部分。
关于特种陶瓷的定义，可作如下定义：采用高度 精选过的原料，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制造的方法进行制造、加 工的，具有优异特性的陶瓷。
4
世界各国以及国内人士对特种陶瓷的பைடு நூலகம்谓不一，说法 众多：
英国人认为“技术陶瓷（technology ceramics）较 为适当”；美国人常称作“高级陶瓷或近代陶瓷 （advanced ceramics）”、“高效陶瓷”（high performance ceramics）；日本人则常以“精细陶 瓷”（fine ceramics）或“新型陶瓷”（new ceramics）命之。
28
表4 美国特种陶瓷市场规模
单位：百万美元
产品类型 1980年 1985年 1990年 2000年
电子陶瓷 切削刀具 耐磨零件 发动机零件 生物陶瓷 其它 合计
534 1708 1990 3485
35
160
20
45
180
540
21
56
840
10
30
2
15
70
556 1774 2196 5125
催化性
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
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。
➢ 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
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
ZnO压敏电阻
浪涌电流吸收器、噪声消除、避雷器
SiC发热体
电炉、小型电热器等
快离子导体 陶瓷
高温超导陶 瓷
β-Al2O3、ZrO2
La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-SrCa-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O
钠-硫电池固体电介质、氧传感器陶瓷 超导材料
18
分类
磁 功 能 陶 瓷
光 功 能 陶 瓷
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.
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
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
Li、Mn、Ni、Mg、计算机磁芯 Zn 与 铁 形 成 的 尖 晶石型
Al2O3 MgO
高压钠灯
照明或特殊灯管， 红外输出窗材料
Y2O3－ThO2
激光元件
PLZT
光存储元件、视频 显示和存储系统， 光开关、光阀等 19
分类 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
湿敏陶瓷 MgCr2O4-TiO2、
工业湿度检测、烹
C
17
表2 功能陶瓷的分类
分 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
类
绝缘陶瓷
Al2O3、BeO、 MgO、AlN、SiC
集成电路基片、封装陶瓷、高频绝缘陶瓷
介电陶瓷 TiO2、La2Ti2O7、Ba2Ti9O20
陶瓷电容器、微波陶瓷
铁电陶瓷 BaTiO3、SrTiO3
陶瓷电容器
电功 能陶 瓷
压电陶瓷 半导体陶瓷
离子导电性
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）
22
领域
光 电 陶 光、 瓷 电、 磁光 学 功陶 能 领瓷 域
特性 荧光性 偏振光性 光电性
透光性
光反射性 反射红外性
导光性
应
用
荧光体，彩色电视显像管材料
电光偏振光元件
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）
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。
26
五、国外特种陶瓷研究动向
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
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： 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
特种陶瓷的主要特性和应用见表3。
21
领域
表3
特性 高绝缘性
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
铁电性、介电 性 光、电 电、 压电性
磁子
学
热电性
功 陶 电子放射性 能
领 瓷 半导性、传感
域
性
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
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。
27
据有关统计资料显示：2006年，全球使用特种陶瓷的量达 800多亿美元，且平均每年以15%-20%的速度增长。据预 测，到2010年，世界特种陶瓷市场的销售额可望达到1500 亿美元左右。美国与日本在特种陶瓷方面的研究与开发遥 遥领先于世界上其他国家，其特种陶瓷的销售量也逐年增 加。
据有关媒体报道的统计资料显示：1980年美国特种陶瓷市 场规模仅为5.56亿美元，1990年达到了21.96亿美元，2000 年高达51.25亿美元。20年间增长了近10倍。日本的特种陶 瓷市场同样得到了飞速发展，1980年为6950亿日元，1990 年达25263亿日元，2000年高达61261亿日元，20年间增长 了近9倍。
PZT、PT、LNN(PbBa) NaNb5O15
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
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)、 CTR(V2O5 )
温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等
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。
特性
应用
传热性
集成电路绝缘（散热）衬底
绝热性
耐热绝热体，轻质绝热体，不燃壁材，节能型炉
耐高温性
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
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
生
ZnO-Cr2O3、Fe3O4 饪控制元件
物
等
及 气敏陶瓷 SnO2、α-Fe2O3、 汽 车 传 感 器 、 气 体
化
ZrO2、TiO2、ZnO等 泄 漏 报 警 ， 各 类 气 体检测
学
功 能
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
高比强度性
汽车零件，人造卫星机体，火箭机体，飞机机体
高模量
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
超硬性
研磨材料，切削工具，磨削材料
润滑性
轴承材料，高温润滑材料
骨亲和性
人工骨，人造牙根，人造关节
载体性
固定酶载体，催化剂载体，生物化学反应控制装置
耐蚀性
理化仪器，化工陶瓷，化学装置内衬，原子能有关材 料
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
机 械 功 能 领 域
生物 化学 功能 领域
功能陶瓷 软磁铁氧体
硬磁铁氧体 记忆用铁氧体
透明Al2O3陶瓷 透明MgO陶瓷 透明Y2O3-ThO2陶 瓷 透明铁电陶瓷
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
16
表1 结构陶瓷的分类
种类 氧化物系
碳化物 非 氮化物 氧 化 硼化物 物 硅化物 系 氟化物
硫化物
碳和石墨
材
料
Al2O3，MgO，ZrO2，SiO2，BeO等 SiC，TiC，B4C，WC，ZrC等
Si3N4，AlN，BN，TiN，ZrN等
ZrB2， TiB2， WB，LaB6等
MoSi2 CaF2，BaF2，MgF2 ZnS，TiS2，MxMo6S8（M=Pb, Cu, Gd）
我国虽然有人将其称作“工业陶瓷”（industrial ceramics）,但仍以称“特种陶瓷（special ceramics）”者居多。
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、
13
电子陶瓷片式器件（电容、电感、电阻）
14
3、陶瓷基复合材料
➢ 颗粒弥散强化：SiCp/Si3N4, ZrO2p/Al2O3 ➢ 晶须强化：SiCw/Al2O3 ➢ 纤维强化：Cf/SiC, Cf/C复合材料 ➢ 应用：陶瓷刀具，发动机零部件，飞机刹车
片，火箭喷管，航天飞机烧蚀材料
15
火箭喷管 C/C刹车盘
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）
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
陶 催化用陶 沸石、过渡金属氧化 接触分解反应催化、
瓷瓷
物
排气净化催化
生物陶瓷
Al2O3、 Ca5(F、Cl)P3O12
人造牙齿、关节骨 等
20
三、特种陶瓷的特性与应用
特种陶瓷，由于不同的化学组分和显 微结构而决定其具有不同的特殊性质和功 能，如高强、高硬、耐温、耐腐、绝缘、 导电和各种电、磁、光及生物相容性等， 陶瓷材料的这些性能，可以广泛用于机械、 电子、宇航、医学工程等各个方面，成为 近代尖端科学技术的重要组成部分。
关于特种陶瓷的定义，可作如下定义：采用高度 精选过的原料，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制造的方法进行制造、加 工的，具有优异特性的陶瓷。
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世界各国以及国内人士对特种陶瓷的பைடு நூலகம்谓不一，说法 众多：
英国人认为“技术陶瓷（technology ceramics）较 为适当”；美国人常称作“高级陶瓷或近代陶瓷 （advanced ceramics）”、“高效陶瓷”（high performance ceramics）；日本人则常以“精细陶 瓷”（fine ceramics）或“新型陶瓷”（new ceramics）命之。
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表4 美国特种陶瓷市场规模
单位：百万美元
产品类型 1980年 1985年 1990年 2000年
电子陶瓷 切削刀具 耐磨零件 发动机零件 生物陶瓷 其它 合计
534 1708 1990 3485
35
160
20
45
180
540
21
56
840
10
30
2
15
70
556 1774 2196 5125
催化性
水煤气反应催化剂，耐热催化剂，化学用催化剂
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四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别
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。
➢ 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
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
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多层电子封装
ZnO压敏电阻
浪涌电流吸收器、噪声消除、避雷器
SiC发热体
电炉、小型电热器等
快离子导体 陶瓷
高温超导陶 瓷
β-Al2O3、ZrO2
La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-SrCa-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O
钠-硫电池固体电介质、氧传感器陶瓷 超导材料
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分类
磁 功 能 陶 瓷
光 功 能 陶 瓷
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.
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
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
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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
Li、Mn、Ni、Mg、计算机磁芯 Zn 与 铁 形 成 的 尖 晶石型
Al2O3 MgO
高压钠灯
照明或特殊灯管， 红外输出窗材料
Y2O3－ThO2
激光元件
PLZT
光存储元件、视频 显示和存储系统， 光开关、光阀等 19
分类 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
湿敏陶瓷 MgCr2O4-TiO2、
工业湿度检测、烹
C
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表2 功能陶瓷的分类
分 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
类
绝缘陶瓷
Al2O3、BeO、 MgO、AlN、SiC
集成电路基片、封装陶瓷、高频绝缘陶瓷
介电陶瓷 TiO2、La2Ti2O7、Ba2Ti9O20
陶瓷电容器、微波陶瓷
铁电陶瓷 BaTiO3、SrTiO3
陶瓷电容器
电功 能陶 瓷
压电陶瓷 半导体陶瓷
离子导电性
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）
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领域
光 电 陶 光、 瓷 电、 磁光 学 功陶 能 领瓷 域
特性 荧光性 偏振光性 光电性
透光性
光反射性 反射红外性
导光性
应
用
荧光体，彩色电视显像管材料
电光偏振光元件
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）
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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。
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五、国外特种陶瓷研究动向
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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
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。
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按材质分： 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
特种陶瓷的主要特性和应用见表3。
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领域
表3
特性 高绝缘性
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
铁电性、介电 性 光、电 电、 压电性
磁子
学
热电性
功 陶 电子放射性 能
领 瓷 半导性、传感
域
性
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
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。
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据有关统计资料显示：2006年，全球使用特种陶瓷的量达 800多亿美元，且平均每年以15%-20%的速度增长。据预 测，到2010年，世界特种陶瓷市场的销售额可望达到1500 亿美元左右。美国与日本在特种陶瓷方面的研究与开发遥 遥领先于世界上其他国家，其特种陶瓷的销售量也逐年增 加。
据有关媒体报道的统计资料显示：1980年美国特种陶瓷市 场规模仅为5.56亿美元，1990年达到了21.96亿美元，2000 年高达51.25亿美元。20年间增长了近10倍。日本的特种陶 瓷市场同样得到了飞速发展，1980年为6950亿日元，1990 年达25263亿日元，2000年高达61261亿日元，20年间增长 了近9倍。
PZT、PT、LNN(PbBa) NaNb5O15
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
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)、 CTR(V2O5 )
温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等