1先进陶瓷材料绪论
先进陶瓷的概念
先进陶瓷的概念先进陶瓷，也被称为高性能陶瓷、工程陶瓷，是一类具有高温稳定性、优异机械性能和耐腐蚀性能的材料。
相较于传统陶瓷材料，先进陶瓷拥有更高的硬度、耐磨性、抗拉强度和断裂韧性等性能。
先进陶瓷的概念最早出现在20世纪60年代，当时的陶瓷材料主要用于电子行业。
然而，随着科技的进步和工业的发展，先进陶瓷在诸多领域的应用不断扩大，如航空航天、能源、汽车、医疗器械等。
先进陶瓷逐渐成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
先进陶瓷的特点主要包括以下几个方面：1. 高温稳定性：先进陶瓷通常能够在高温环境下保持稳定的性能，不易软化、熔化或失去机械强度。
因此，它们被广泛应用于高温工艺和高温环境下的设备。
2. 优异的力学性能：先进陶瓷具有出色的力学性能，如高硬度、高强度和高刚性。
这使得它们能够承受高压力和大变形力，具有优异的耐磨性、抗拉强度和断裂韧性。
3. 低密度：虽然先进陶瓷具有出色的力学性能，但其密度通常较低。
这使得它们比金属和其他材料更轻，有助于减轻设备的重量，提高机械性能。
4. 耐腐蚀性：先进陶瓷的化学惰性使其具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。
这使得先进陶瓷被广泛应用于化工、石油、冶金等行业的腐蚀环境中。
除了以上特点，先进陶瓷还具有很多其他优点，如优异的绝缘性能、良好的热导性、特殊的光学性能和生物相容性等。
这些优点使得先进陶瓷在各个领域的应用不断扩展。
在航空航天领域，先进陶瓷常被用于航空发动机的叶片、火箭喷嘴等高温部件，以及卫星、飞行器中的结构和电子组件。
先进陶瓷的高温稳定性和耐腐蚀性能使得飞行器能够在极端环境下工作，并提高其可靠性和寿命。
在能源领域，先进陶瓷被广泛应用于燃气轮机、核反应堆、固体氧化物燃料电池等设备中。
其优异的热稳定性和化学惰性使得先进陶瓷能够承受高温和酸碱等恶劣环境，提高能源设备的效率和可靠性。
在医疗领域，先进陶瓷被用于人工关节、植入物等医疗器械中。
由于其良好的生物相容性和耐磨性，人工关节和植入物能够有效提高患者的生活质量。
先进陶瓷材料的制备与应用研究
先进陶瓷材料的制备与应用研究随着科技的发展，先进陶瓷材料已经成为了现代工业制造业中不可或缺的一种物料。
先进陶瓷材料通常指的是硬度极高、抗磨性、不易变形、耐腐蚀、高强度、高温、高压等特性的材料。
在现代的制造、航空、核工程、能源、电气等领域都有着广泛的应用。
本文将从先进陶瓷材料的制备方法、制备技术的发展、应用领域以及未来展望等方面进行探讨。
一、先进陶瓷材料的制备方法先进陶瓷材料制备的方法繁多，常见的制备方法主要包括固相反应法、溶胶-凝胶法、高能球磨法、热等静压法、等离子喷射法、喷雾干燥法等。
其中固相反应法是应用比较广泛的一种方法，通常可以通过控制反应条件和烧结温度来调整材料的物理性能。
溶胶-凝胶法是一种常见的非晶化技术，可以制备出具有特殊微结构和物理化学性质的材料。
高能球磨法是一种机械力制备材料的方法，对于一些易挥发、易氧化、易碳化的材料制备颇为有效。
二、先进陶瓷材料制备技术的发展先进陶瓷材料的制备技术在过去的二十年中得到了蓬勃的发展。
在固相反应法中，已经研究出了许多的装置和方法来改善烧结效果，降低制备成本。
溶胶-凝胶法则被广泛应用于生物医药领域中，可以制备出高度复杂的纳米粒子材料。
高能球磨法被广泛用于制备金属基复合材料。
等离子喷射法可以制备出极微小的纳米颗粒，电泳沉积法也是一种非常有效的制备方法。
三、先进陶瓷材料的应用领域先进陶瓷材料应用非常广泛，但是其最为突出的领域为制造业、航空、核工程、电气、化学、能源等诸多领域。
在航天工程、航空制造、陆地部署武器系统中首都因为先进陶瓷材料的优良性质而得到了广泛的应用。
在核工程中，先进陶瓷材料的抗辐射性以及抗氢压等特性让其成为了核反应堆中必不可少的材料之一。
在电气领域中，利用陶瓷导体可以实现多层电路板的制造。
在医学方面，陶瓷材料的生物相容性以及生物化学功能广泛应用于骨科、心脑血管材料制备、移植材料等方面。
四、先进陶瓷材料的未来展望随着科技的发展，先进陶瓷材料的制备技术和性能也将会不断提高。
先进结构陶瓷的基本概念、结构和性能
第一章 绪 论
金属材料 Metal
材料 Materials
无机非金属材料：Ceramics Inorganic non-metallic materials
高分子材料 Polymer
复合材料 Composite
1.1 陶瓷的分类
陶瓷 Ceramics
传统陶瓷: Traditional ceramics 陶器 Pottery 炻器 Stone ware 瓷器 Porcelain, China
1.3.1 先进陶瓷的分类
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。 按材质分： 氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化锌 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
Hunan University
1.3.1 先进陶瓷板、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
1.2.5 唐宋时期的陶瓷
宋朝：中国瓷器的鼎盛时期：定窑
Hunan University
1.2.5 唐宋时期的陶瓷
宋朝：汝窑
Hunan University
1.2.5 唐宋时期的陶瓷
先进陶瓷材料的制备及性能研究
先进陶瓷材料的制备及性能研究近年来，随着科技水平的不断提升，先进陶瓷材料的研究也越来越深入，成果也越来越丰硕。
先进陶瓷材料具有高温、高强、耐磨、耐腐蚀等优异性能，因此在航空航天、电子、医疗等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍先进陶瓷材料的制备及性能研究进展，并对其应用前景进行展望。
一、先进陶瓷材料的种类及特点先进陶瓷材料的种类繁多，常见的有氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆等。
它们的共同特点在于高温、高强、耐磨、耐腐蚀等优异性能。
例如氮化硅，硬度极高，可用于磨具、切割工具等领域；碳化硅，热导率高，可用于高温设备的制造；氧化铝，绝缘性好，可用于电子元器件的制造。
同时，先进陶瓷材料还具有化学稳定性、热稳定性等优点。
二、先进陶瓷材料的制备方法先进陶瓷材料的制备方法较为繁琐，主要分为高温烧结、凝胶浸渍、溶胶-凝胶法等。
高温烧结法是一种常用的制备方法。
在高温下，陶瓷粉末经过烧结后形成致密结构，从而提高材料的强度和硬度。
凝胶浸渍法则是根据陶瓷材料的不同特性及应用环境，优化设计制备过程，通过浸泡、滴淋、涂布等方式将陶瓷材料沉积在基材上，反复烘干、烧结等工艺形成。
溶胶-凝胶法是利用溶液的成分的变化使粉末状氧化物逐渐转化为凝胶，然后将凝胶干燥和高温处理，从而获得具有高纯度、高硬度等特性的陶瓷材料。
以上制备方法各有优点，需要根据具体的材料及应用环境来选择最适合的制备方法。
三、先进陶瓷材料的性能研究先进陶瓷材料的性能研究是其发展的重要基础。
先进陶瓷材料的高温、高强、耐腐蚀等性能，得益于其致密的结构和特殊的晶粒组织。
因此，陶瓷材料的微观结构和组织对其力学性能、化学性质等方面具有重要的影响。
最近，先进陶瓷材料的性能研究主要集中在以下几个方面：1. 先进陶瓷材料的力学性能研究，例如抗拉强度、弹性模量等。
2. 先进陶瓷材料的热物性能研究，例如热导率、热膨胀系数等。
3. 先进陶瓷材料的化学性能研究，例如化学稳定性、耐腐蚀性等。
4. 先进陶瓷材料的微观结构及组织研究，例如晶粒形态、晶粒大小等。
先进陶瓷材料
尖晶石
反尖晶石 橄榄石
FeAl2O4
FeMgFeO4 Mg2SiO4
刚玉陶瓷
光学石英玻璃
尖晶石透明陶瓷
（1）SiO2(二氧化硅） • 丰度（各元素在地壳中平均含量的百分数）为60%；
• 含SiO2的矿物很多，大部分以硅酸盐矿物形成岩石，例 如，在岩浆岩中以矿物形式出现的脉石英（ SiO2 >99%)， 在沉积岩中的石英砂岩（ SiO2 =90~95%) ，地面风化后 有石英砂； • 水晶（最纯）、鹅卵石（最不纯）； • SiO2在常压下有七种结晶态和一个玻璃态：α-石英（三 方晶系）、β-石英（六方）、 α-鳞石英（斜方）、β-鳞 石英（六方）、 γ -鳞石英（六方）、 α-方石英（四方）、 β-方石英（等轴）及石英玻璃（非晶态）。
3.陶瓷的分类
※ 玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 ※ 陶瓷—普通陶瓷--日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔…… 特种陶瓷--电容器，压电，磁性，电光，高温…… 金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工…… ※ 玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃， 熔渣玻璃陶瓷…
各种氧化物的结构及特点
结构类型
AO
氧离子排列方式
面心立方 面心立方 面心立方
阳离子填充方式
全部八面体间隙 ½ 四面体间隙 ½ 四面体间隙
结构名称
岩盐 闪锌矿 纤维锌矿
举例
MgO，CaO等 BeO ZnO
简单立方
AO2
½ 立方体间隙 全部四面体间隙
½ 八面体间隙 2/3八面体间隙 2/3八面体间隙(A,B) 1/4八面体间隙
中国瓷器精美绝伦，作为中华文明的象征，征服了西方（17世 纪）。
第九章 先进陶瓷材料
自蔓延高温合成的优点
自蔓延高温合成方法的主要优点有：①节省时 间，能源利用充分；②设备、工艺简单，便于 从实验室到工厂的扩大生产；③产品纯度高、 产量高等，张宝林等人详细研究了硅粉在高压 氮气中自蔓延燃烧合成Si3N4粉。认为：①在 适当条件下，硅粉在100—200s内的自蔓延燃 烧过程中可以完全氮化，产物含氮量达39％ (质量分数)以上，氧含量为0.33％(质量分数)， 生成β -Si3N4相；②在硅粉的自蔓延燃烧反应 中，必须加入适量的Si3N4晶种；③硅粉SHS 燃烧波的传布速度随氮气压力升高、反正物填 装密度减小而增大，但与反应物组成无关。文 献提
－Si3N4的碳热还原合成
此外，还有用此法生产β́-Sialon粉体的报导， 以天然高岭土为原料制备β́-Sialon粉体的反 应设备简单，成本低，过程易控制，其本质是 利用强还原剂在高温下将高岭土还原，打开 Si—O键，并在氮气氛中进行氮化。
粉体涂碳法
(2)粉体涂碳法 粉体涂碳法首先是由 Glatmaier and Koc提出的。由涂碳SiO2通 过碳热还原和氮化方法制备Si3N4粉，如用 Si3N4粉作为种子添加到涂碳前驱体中将大大 加速氮化反应。丙烯(C3H6)作为涂层气体，所 得颗粒尺寸小0.3-0.7μ m，比表面积4.5m2·g1，氧的质量分数为1.2％。
例如 Mg(OH)2脱水反应
例如，Mg(OH)2的脱水反应，按反应方程式(16-2)生成MgO粉 体，是吸热型的分解反应。
热分解的温度和时间，对粉体的晶粒生长和烧结性有 很大影响，气氛和杂质的影响也是很大的。为获得超 微粉体(比表面积大)，希望在低温和短时间内进行热 分解。方法之一是采用金属化合物的溶液或悬浮液喷 雾热分解方法。为防止热分解过程中核生成和成长时 晶粒的固结需使用各种方法予以克服。例如，在针状 γ -Fe2O3超微粉体制备时，为防止针状粉体间的固结 添加SiO2。
材料讲堂：先进陶瓷材料(纯本人制作)(共43张PPT)
常见先进陶瓷的应用
先进陶瓷材料
碳化硅陶瓷
SiC陶瓷：除了具有优良的常温力学性能，还具有优良的高温力学性能。 SiC陶瓷是陶瓷材料中高温力学性能(强度、抗蠕变性等)最正确的。
先进陶瓷材料
激光切割机
激光打孔机
超声波打孔机
先进陶瓷材料
第三章 常见先进陶瓷的应用
光学石英玻璃
刚玉陶瓷
尖晶石透明陶瓷
常见先进陶瓷的应用
氧化铝陶瓷
❖ 热学：熔点很高，可作高级耐火材 料，如坩埚、高温炉管等。 ❖ 力学：硬度大，可以制造实验室使 用的刚玉磨球机。
❖ 光学：用高纯度的原料，使用先进工 艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可 制作高压钠灯的灯管。
生产率低
价格：31万欧元（￥260万）
陶瓷材料的制备工艺
➢ 3. 气氛烧结
✓ 对于空气中很难烧结的制品， 为防止其氧化等，研究了气氛 烧结方法。即在炉膛中通入一 定的气体〔惰性气体〕，在此 气氛下进行烧结。
✓ 如Si3N4、SiC等非氧化物，在高 温下易被氧化，因而需要在惰性 气体中进行烧结。
先进陶瓷材料
劳动强度大
不易自动化
电微学观的 变化—：—晶—稳粒—长定—大—，性气孔好减〔少。不易沉淀和分层〕
收缩形变大
脱模性好 高温轴承（1300℃）
注射成型：间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品。
即在炉膛中通入一定的气体〔惰性气体〕，在此气氛下进行烧结。
胚体烧结 是指把成型胚体转变为致密体的工艺过程。
光学：用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。
先进材料导论论文(先进结构陶瓷材料)
先进材料导论论文（先进结构陶瓷材料）学生姓名学号专业先进结构陶瓷材料摘要随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。
先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷”。
功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额，其余为结构陶瓷。
由于先进陶瓷各种功能的不断发现，在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显，其市场容量将不断提升。
本文介绍先进结构陶瓷材料当前的发展背景，互联网和高新技术发展时代下陶瓷材料的发展前景。
关键词先进结构陶瓷高新技术功能陶瓷1、研究背景目前，全球范围内先进陶瓷技术快速进步、应用领域拓宽及市场稳定增长的发展趋势明显。
随着现代高新技术的发展，先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。
【1】由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。
先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点，其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。
先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷”。
2、国内外研究现状及发展趋势、国外研究发展情况先进结构陶瓷材料的研究，需要跟踪国际科技前沿，对新设想、新技术进行广泛探索。
自蔓延高温燃烧合成技术(SHS)、凝胶注模成形技术、微观结构设计已成为研究热点。
先进陶瓷材料
先进陶瓷材料先进陶瓷材料是指具有优异性能和广泛应用前景的陶瓷材料，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
与传统陶瓷材料相比，先进陶瓷材料具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐高温性、化学稳定性和绝缘性。
它们被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械、能源等领域，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
先进陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
这些材料具有优异的高温性能和耐磨性，因此在航空航天领域得到广泛应用。
例如，氮化硅陶瓷被用作航空发动机零部件的高温结构材料，氧化锆陶瓷被用作航天器热结构材料，氧化铝陶瓷被用作航空航天器的绝缘材料。
在汽车制造领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
碳化硅陶瓷被用作汽车发动机零部件的高温结构材料，氧化铝陶瓷被用作汽车刹车片的耐磨材料，氮化硅陶瓷被用作汽车发动机气门的耐磨材料。
这些材料的应用大大提高了汽车的性能和可靠性。
在电子领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化铝陶瓷被用作集成电路基板的绝缘材料，氮化硅陶瓷被用作电子封装材料，碳化硅陶瓷被用作电子散热材料。
这些材料的应用使电子产品具有更高的性能和可靠性。
在医疗器械领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氧化锆陶瓷被用作人工关节的材料，氮化硅陶瓷被用作牙科修复材料，碳化硅陶瓷被用作医疗器械的耐磨材料。
这些材料的应用使医疗器械具有更好的生物相容性和耐用性。
在能源领域，先进陶瓷材料也发挥着重要作用。
氮化硅陶瓷被用作核能领域的结构材料，氧化铝陶瓷被用作火电厂的绝缘材料，碳化硅陶瓷被用作太阳能电池的基板材料。
这些材料的应用使能源设备具有更高的安全性和稳定性。
总的来说，先进陶瓷材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为推动现代科技和工业发展的重要材料之一。
随着科学技术的不断进步，先进陶瓷材料将会有更广泛的应用领域和更多的创新发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
新型先进陶瓷材料的研究与开发
新型先进陶瓷材料的研究与开发传统的陶瓷材料已经被广泛应用于日常生活中，如瓷器、瓷砖、建筑装饰材料等等。
然而，随着科技的发展和人们对于材料性能要求的提高，传统的陶瓷材料已经难以满足人们对于高性能、多功能、多用途材料的需求。
因此，新型先进陶瓷材料的研究与开发已经成为一个重要的研究领域。
一、新型先进陶瓷材料的定义和分类新型先进陶瓷材料，是指在传统陶瓷材料的基础上，通过新技术、新工艺和新理论的研究与应用，形成的功能更加强大、用途更加广泛的陶瓷材料。
这些材料通常具有以下特点：高强度、高硬度、高耐磨、高温稳定性、耐腐蚀、低摩擦系数、高电性能、高光学性能、高能量存储性能等，可以被广泛应用于微电子、航空航天、汽车、医疗、环保等领域。
新型先进陶瓷材料大致分为以下几类：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、有机-无机复合陶瓷、玻璃陶瓷和生物陶瓷等。
二、新型先进陶瓷材料的研究和开发新型先进陶瓷材料的研究和开发需要综合运用材料科学、化学、物理、电子、机械等多个学科的知识和技术。
在材料选择、材料制备、材料性能测试等方面，需要采用科学严谨的方法论和手段。
下面，我们就以上几个方面进行详细介绍。
1. 材料选择材料选择是新型先进陶瓷材料研究和开发的关键环节。
对于不同的用途，需要选择不同的陶瓷材料。
在材料选择过程中，需要考虑以下几个方面：材料的性能和用途、材料的来源和成本、材料制备的难易程度、制备过程对环境和人体是否有害等。
较为理想的陶瓷材料应该是能够实现高性能、低成本、低污染的。
2. 材料制备材料制备是新型先进陶瓷材料研究和开发的核心环节。
常见的制备方法包括：加热、烧结、溶胶-凝胶法、电化学法、化学气相沉积法等。
为了实现材料制备的高效、稳定和可控，需要进行制备条件优化、掌握制备原理、选择合适的装备和技术等。
3. 材料性能测试材料性能测试是新型先进陶瓷材料研究和开发的重要环节。
测试内容包括：力学性能、电学性能、光学性能、热学性能、化学性能等。
先进陶瓷材料的制备及其性能研究
先进陶瓷材料的制备及其性能研究先进陶瓷材料指的是具有特殊性能和广泛应用领域的陶瓷材料。
它们通常具有优异的热、电、磁、光、化学和力学性能，常用于高温、高压、耐腐蚀等极端环境下的应用。
为了制备先进陶瓷材料，人们必须进行深入的研究，包括制备工艺、材料性能以及应用等方面。
首先，制备先进陶瓷材料需要考虑材料的原料选择和制备方法。
常见的先进陶瓷材料包括氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷等。
不同的材料需要选择不同的原料，并进行粉末制备、成型和烧结等工艺。
在粉末制备中，可以使用化学合成、溶胶-凝胶法、高能球磨等方法得到所需的粉末。
在成型工艺中，可以采用压制、注射成型、陶瓷喷雾、激光烧结等方法制备所需形状的陶瓷。
最后，通过烧结工艺将粉末颗粒烧结成致密的陶瓷坯体。
这些制备工艺的优化，能够有效改善材料的致密性、晶粒尺寸和相组成，从而提高材料的性能。
其次，先进陶瓷材料的性能研究是制备过程中的关键环节。
在性能研究中，常用的测试方法包括物理性能测试、力学性能测试、化学性能测试等。
物理性能测试包括热膨胀系数、热导率、比热容等参量的测定，以评价材料的热性能。
力学性能测试包括硬度、弹性模量、断裂韧性等指标的测定，以评估材料的力学性能。
化学性能测试包括耐腐蚀性、氧化性等指标的测定，以评估材料的耐化学性能。
通过这些性能测试，人们能够深入了解材料的物理、力学和化学性能，为应用提供基础数据。
最后，先进陶瓷材料的研究也需要考虑其应用领域和发展方向。
先进陶瓷材料广泛应用于电子、医疗、航空航天、能源等领域。
例如，氧化铝陶瓷常用于高温炉膛，因其具有优异的耐高温性能和耐腐蚀性能。
铝氮化陶瓷则因其高硬度和高绝缘性能，被广泛应用于切割工具和电子组件。
此外，先进陶瓷材料的发展方向包括提高材料的力学性能、优化材料的微观结构和组织，以及开发新型功能陶瓷材料等。
综上所述，先进陶瓷材料的制备及其性能研究是一个复杂而广泛的领域。
通过对原料选择、制备工艺的研究，可以制备具有良好性能的先进陶瓷材料。
先进陶瓷材料制备 01
Contents陶瓷概述二、 陶瓷材料的发展历程三、结构陶瓷与功能陶瓷四、陶瓷原料准备与配料计算五、先进陶瓷粉体制备六、先进陶瓷成型工艺先进陶瓷烧结方法陶瓷的研究进程分为三个阶段:东汉晚期，人们利用青瓷梅子青釉：枫叶尊白瓷狮面铺首炉三大突破凡是釉里含铜，烧出来就呈现绿色。
青瓷梅子青釉：枫叶尊白瓷狮面铺首炉20世纪初，陶瓷研究进入第二个阶段——先进陶年代中期以后，通过工艺上的改进，制备出晶粒3.1 传统陶瓷:传统陶瓷:所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原粘土矿物－高岭石 石英钾长石属于粘土矿物，其化学组成为Al4[Si钾长石粘土矿物－高岭石 石英建筑卫生瓷艺术瓷绝缘子先进陶瓷上可分为两大类：ZrO2、BeO高熔点氧化物陶瓷，目前已知的有主要用途高纯ZrO2以三种同质异形体存在，即氧化锆单斜、四方和立方的单胞21170 ℃2370 ℃ 2715 ℃单斜m-ZrO2⇔四方t-ZrO2 ⇔立方c-ZrO2⇔liq-ZrO2 950℃2370℃常温下，ZrO2只能是单斜相，当用锆盐煅烧，达到830℃时，ZrO2开始向四方相转变，至1170℃时，完全转变为四方相，温度升至2370℃时转变为立方相。
当温度降低时，逐步转化为四方相，到室温时，变为稳定的单斜相。
21170 ℃2370 ℃ 2715 ℃单斜m-ZrO2⇔四方t-ZrO2 ⇔立方c-ZrO2⇔liq-ZrO2 950℃2370℃m-ZrO2→t-ZrO2 T=~1170 ℃m-ZrO2←t-ZrO2 T=~950 ℃z相变表现出大的热滞后现象，纯ZrO2正向加热m→t转变在1170 ℃左右发生，而反向降温时t→m相变在950 ℃发生。
z相变是以声速进行的，它总是在一瞬间完成。
ZrO2的晶型转化：1170 ℃2370 ℃ 2715 ℃单斜m-ZrO2⇔四方t-ZrO2 ⇔立方c-ZrO2⇔liq-ZrO2 950℃2370℃z相变过程伴随一定的体积变化，纯ZrO2加热时，由ｍ→ｔ相变，会产生5%的体积收缩；烧结冷却时，将发生由ｔ→ｍ相变，伴随产生约 8％的体积膨胀。
先进陶瓷材料
先进陶瓷材料
先进陶瓷材料是指具有优异性能和广泛应用前景的陶瓷材料。
与传统陶瓷材料相比，先进陶瓷材料具有较高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，同时具有良好的导电性、导热性和光学性能。
它们广泛应用于各个领域，例如电子、半导体、能源、医疗和航天航空等。
先进陶瓷材料的研究和应用在当代科技发展中具有重要意义。
首先，先进陶瓷材料在电子和半导体行业中发挥着重要作用。
例如，先进陶瓷材料在微电子和集成电路中用作绝缘体、介质、电容器和薄膜材料。
它们具有良好的电绝缘性、导电性和热稳定性，能够保护电子元件不受外部环境的影响，提高电子设备的性能和可靠性。
其次，先进陶瓷材料在能源行业中具有广泛应用。
例如，高温超导陶瓷材料能够在极低温度下实现电阻的彻底消除，对于能源输送和存储具有重要意义。
先进陶瓷材料还可以用于固体氧化物燃料电池，能够高效转化化学能为电能，提供清洁和可再生能源。
此外，先进陶瓷材料在医疗领域中也发挥着重要作用。
例如，生物活性玻璃可用于骨修复和人工关节等医疗器械。
先进陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进组织再生和医疗器械的持久性能。
最后，先进陶瓷材料在航天航空领域中也得到广泛应用。
例如，先进陶瓷材料可以用于制造发动机喷嘴和航天器耐高温热保护
材料。
先进陶瓷材料具有较高的熔点和耐高温性能，能够在极端环境下保持稳定性并提供优异的性能。
总之，先进陶瓷材料具有广泛的应用前景和重要的科技意义。
通过不断的研究和发展，我们可以进一步提高陶瓷材料的性能和应用范围，推动科技创新和产业升级。
先进陶瓷材料概论(英文)第一章ppt课件
掌握词汇： mineral ['mɪnərəl]矿物，refractory [rɪ'fræktəri]耐火材料， cement [sə'mɛnt]水泥， porcelain ['pɔsəlen]瓷器， structural clay [kle] 结构粘土， purity ['pjʊrəti]纯度， mechanical [mɪ'kænɪkəl]机械的、力学的， electrical [ɪ'lɛktrɪkl]电的， magnetic [mæg'nɛtɪk] 磁 的， optical ['ɑptɪkl]光学的.
可编辑课件
5
Classic
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6
What is the differences between classic ceramic and advanced ceramic?
High-temperature stability(up to 2500 ⁰C and beyond), high hardness, high corrosion resistance, low thermal expansion, high wear-resistant and a variety of electrical properties ranging from insulators to semiconductors to highly conductive materials
掌握词汇： Component [kəm'ponənt]组分 Tribological [,traɪbəʊ'lɒdʒɪkəl]摩擦 的 Alumina [ə'lumɪnə]氧化铝 Stabilized zirconia [zɚ'konɪə]稳 定氧化锆 Mullite ['mʌlaɪt]莫来石(铝硅酸 盐矿物) Spinel ['spɪnəl]尖晶石(镁铝氧 化物矿物) Silicon ['sɪlɪkən] nitride 氮化硅 SiAlON 塞隆陶瓷 Silicon carbide 碳化硅 Boron ['borɑn] nitride 氮化硼 Titanium [taɪ'tenɪəm] nitride 氮化 钛 Titanium boride 硼化钛
先进陶瓷材料研究报告
先进陶瓷材料研究报告研究报告：先进陶瓷材料摘要：本研究报告旨在探讨先进陶瓷材料的研究和应用。
通过分析先进陶瓷材料的特性、制备方法和应用领域，我们可以更好地了解这一领域的前沿技术和发展趋势。
本报告将重点讨论先进陶瓷材料在电子、能源、医疗和环境等领域的应用，并展望未来的发展方向。
1. 引言先进陶瓷材料是一类具有特殊性能和广泛应用的材料。
与传统陶瓷相比，先进陶瓷材料具有更高的硬度、耐磨性和耐高温性能。
这些材料通常由非金属元素组成，如氧化物、氮化物、碳化物等。
由于其独特的物理、化学和机械性能，先进陶瓷材料在多个领域展示出巨大的潜力。
2. 特性与制备方法先进陶瓷材料具有许多独特的特性，包括高硬度、低摩擦系数、高熔点和优异的电绝缘性能。
这些特性使得先进陶瓷材料在高温、高压和腐蚀性环境下表现出色。
制备先进陶瓷材料的方法包括传统的烧结工艺、溶胶-凝胶法、等离子体喷涂等。
这些制备方法可以调控材料的微观结构和性能，实现对材料性能的定制化。
3. 应用领域3.1 电子领域先进陶瓷材料在电子领域中有广泛的应用。
例如，氧化铝陶瓷被用作电子封装材料，具有优异的绝缘性能和热导率，可以保护电子元件免受外界环境的干扰。
此外，氮化硅陶瓷被广泛应用于半导体制造业，用于制备高温、高频的电子元件。
3.2 能源领域先进陶瓷材料在能源领域中也发挥着重要作用。
例如，氧化锆陶瓷被用作固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料，具有良好的离子传导性能和化学稳定性。
此外，碳化硅陶瓷被广泛应用于高温燃烧器和燃气涡轮发动机中，具有优异的耐热性和耐腐蚀性。
3.3 医疗领域先进陶瓷材料在医疗领域具有广泛的应用前景。
例如，氧化锆陶瓷被用作人工骨骼和牙科种植体材料，具有良好的生物相容性和机械强度。
此外，氧化铝陶瓷被广泛应用于人工关节和牙科修复材料中，具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。
3.4 环境领域先进陶瓷材料在环境领域中也有重要的应用价值。
例如，氧化铝陶瓷被广泛应用于催化剂载体材料中，用于净化废气和水处理。
先进陶瓷材料及进展-第一章概述-PPT课件
系列
材料
特性
用途
纳米陶瓷
纳米氧化物、非氧 化物
超塑性、高韧性
各种高性能 结构零件
低膨胀陶 堇青石、锂辉石、
瓷
钛酸铝
α<2×10-6 ℃-1
耐急冷急热 结构零件
1.2 陶瓷的分类、特性及用途
第一章 概述
表1.4 结构陶瓷的分类、特性和用途(续4,完)
系列
材料
特性
用途
复合 材料
Cf/SiO2、 SiCw/ZrO2
明代以后瓷器传出海外，中国亦被海外人士 以“瓷”（china）作为国名。
1.1 陶瓷的定义和发展历史
陶瓷在人类文明史 上功不可没。人类 最早使用的工具—— 石器，可以说就是 一种最早的天然陶 瓷材料。
第一章 概述
1.1 陶瓷的定义和发展历史
第一章 概述
仙人洞旧石器时代遗址
1.1 陶瓷的定义和发展历史
“黏土经成型后高温烧制而得的坚硬的、遇水 不会分散的致密材料”成为陶瓷最早的定义。
1.1 陶瓷的定义和发展历史
第一章 概述
早期的陶瓷由于烧制温度不高、有一定吸水 率、断面粗糙无光、不透明，被称为陶器。
瓷是在陶的制作工艺基础上，对工艺条件和 原料控制更严格、烧制温度更高所得材料。
1.1 陶瓷的定义和发展历史
Mo2B ZrB
WB6
LaB6
1.2 陶瓷的分类、特性及用途
第一章 概述
二 按陶瓷的概念与用途分类
传统陶瓷,又称普通陶瓷。根据其使用领域的 不同，又可分为日用陶瓷、艺术陈设陶瓷、建 筑卫生陶瓷、化学化工陶瓷、电瓷等。
传统陶瓷以外的广义陶瓷概念中所涉及的陶瓷 材料和制品即为先进陶瓷。
先进陶瓷材料研究报告
先进陶瓷材料研究报告第一章：引言陶瓷材料是一种非金属无机材料，由多种元素组成，具有高温抗氧化、高硬度、耐腐蚀、绝缘等特点。
随着科技的不断发展，人们对陶瓷材料的要求也越来越高，因此先进陶瓷材料的研究越来越受到人们的关注。
第二章：先进陶瓷材料的种类2.1 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷是目前使用最广泛的陶瓷材料之一，具有高硬度、优良的耐磨性、化学稳定性和绝缘性。
氧化铝陶瓷主要应用于机械零件、电子器件和热处理工业中。
2.2 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷具有高硬度、高热传导性、抗磨损性和抗氧化性等优异的性能，可广泛应用于高温、高压、高速和强腐蚀环境下。
碳化硅陶瓷主要应用于汽车、航空航天、化学和电子等领域。
2.3 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷是一种高性能、高强度、高温、耐腐蚀、防磨损的新型陶瓷材料。
氮化硅陶瓷具有硬度高、密度大、抗弯强度高等优点，可应用于半导体、电子、机械、航空航天等领域。
第三章：先进陶瓷材料的制备方法3.1 烧结法烧结法是制备陶瓷材料的最常用方法之一。
将粉末加压成型后，利用高温烧结使其结晶成型。
这种方法能够制备出较为密实的均质陶瓷材料。
3.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶解金属盐或有机化合物，制备出无机胶体，再利用凝胶化作用制备出胶体凝胶。
经过干燥、煅烧等工艺，最终形成纯净的陶瓷材料。
这种方法能够制备出高纯度、均匀的陶瓷材料。
3.3 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种基于气相反应制备陶瓷材料的方法。
通过在高温下使气相化合物反应，生成纳米粒子，随后沉积在基底上形成陶瓷材料。
这种方法能够制备出具有纳米晶粒、高纯度的陶瓷材料。
第四章：先进陶瓷材料的应用先进陶瓷材料由于其独特的性能，被广泛应用于以下领域：4.1 机械工业陶瓷材料具有高硬度、耐磨性、高温抗氧化等性能，可被用于制造机床、磨料、轴承等机械零件，提高机械性能和使用寿命。
4.2 电子工业陶瓷材料具有绝缘性、高介电常数和低介电损耗等性能，可被用于制造电容器、压电器、功率电子元器件等。
先进陶瓷导论
先进陶瓷导论
先进陶瓷是一种高性能陶瓷材料，具有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于航空航天、电子、能源、医疗和汽车等领域。
先进陶瓷导论涉及到先进陶瓷的基本概念、分类、制备工艺、性能评估和应用等方面的知识。
首先，它介绍了陶瓷材料的基本特点和分类方法，包括无定形陶瓷、结晶陶瓷、多相陶瓷和复合陶瓷等。
然后，它详细介绍了先进陶瓷的制备工艺，包括干法制备、湿法制备、烧结和热处理等。
通过了解制备工艺，可以更好地理解陶瓷材料的制备原理和各种影响制备成品性能的因素。
接下来，先进陶瓷导论还对先进陶瓷的性能评估方法进行了介绍，包括物理性能、化学性能和机械性能等方面的评估。
最后，先进陶瓷导论还涉及先进陶瓷在不同领域的应用，如航空航天中的陶瓷热障涂层、电子中的陶瓷封装材料和能源中的陶瓷电池等。
通过学习先进陶瓷导论，可以了解先进陶瓷的基本概念、制备工艺、性能评估和应用等方面的知识，为进一步深入研究陶瓷材料领域奠定基础。
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红外陶瓷
导弹的头罩材料
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透明陶瓷
日本卡西欧公司制成了世 界上第一款用透明陶瓷玻璃技 术制成的光学镜头。这种陶瓷 透镜具有和普通光学玻璃相近 的光学传导特性，并且其光学 性能优异，折射率数达2.08， 高于光学玻璃（1.5~1.85）。
卡西欧之所以能将陶瓷片制成光学镜头，其关键技术就是成功地 消除了陶瓷材料中的气泡，再加上拥有先进的表面抛光技术和高透过 率光学镀膜技术。 在光学变焦镜头中采用这种陶瓷透镜，可使光学镜头的体积减小 约20%，这样就可以制造出更小巧玲珑的数码相机了。 24
19
先进陶瓷
陶瓷发动机
应用实例
① 提高发动机热效率。
燃烧室采用陶瓷隔热零件并取消冷却系统后，会降低热量损失， 提高热效率
② 减少辅助功率消耗，发动机结构简化。
采用陶瓷隔热技术，可部分取消或完全取消冷却系统。
③ ④ ⑤ ⑥
适应多种燃料燃烧 降低噪声，减少排气污染 减轻质量 资源丰富。
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通过改进高温合金的耐热性能和采用新的冷却技术，使涡轮机进 口温度由500℃提高到1100℃，已经接近高温合金的极限使用温度。为 保证高温合金部件不超过极限温度，冷却系统带走约30％的燃烧热量。 如果采用高温陶瓷来作内燃机部件，进口温度提高到1370℃，动 力效率可提高到46％。由于陶瓷热导率低和耐热性好，冷却系统可以 取消。相同功率下，燃油可减少40％左右。
21
陶瓷刹车盘
寿命是普通刹车盘的4倍 陶瓷刹车盘重量只有原来金属刹车盘的一半，每个车轮平均就减 轻了5公斤的重量。更轻的制动系统使车辆的操控性大幅提升。 陶瓷制动刹车盘的另一特点是耐磨。在日常标准使用情况下，其 使用寿命可达30万公里，是钢制刹车盘平均寿命的4倍。同时，陶瓷制 动刹车盘的使用磨损度仅为0.5毫米。 陶瓷刹车盘不会生锈。 陶瓷刹车盘由经过强化处理后的陶瓷制成，这是一种将高强度碳 纤维和碳化硅合成后的复合结构物质。 从2005年7月起，奥迪公司新型陶瓷制动刹车盘将成为奥迪A8W12 及其加长型奥迪A8LW12quattro等车型的选配装置。 22
先进陶瓷
采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进 行结构设计及控制的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。 先进陶瓷有很多种叫法，例如：精细陶瓷、技术陶瓷、现代陶瓷、 新型陶瓷等等。 4
5
日用陶、瓷器的分类表
种类
吸水率%
粗陶
11-20
普通陶
6-14
细陶
4-12Βιβλιοθήκη 炻3-7 <1
细炻
3
绪
陶 瓷
论
狭义：陶瓷是天然或人工合成的粉状化合物,经过成形和高温烧 结制成的,由金属和非金属元素的无机化合物构成的多晶固体材料. 不论是传统硅酸盐陶瓷,还是先进陶瓷,都包括在这个范围里。
广义：以无机非金属物质为主的固体材料，及其制造与应用的 科学和技术。高温已不是制造陶瓷的唯一手段，其原料也超出了硅 酸盐的范畴。
先进陶瓷材料
Advanced Ceramic Materials
1
参考书目
1、毕见强等编《特种陶瓷工艺与性能》 哈尔滨工业大学出版社 2、张金升等编《先进陶瓷导论》 化学工业出版社
3、王零森主编《特种陶瓷》 中南大学出版社
2
章节内容
绪论 1、特种陶瓷粉体的制备及其性能表征 2、特种陶瓷成型工艺 3、特种陶瓷烧结工艺 4、特种陶瓷后续加工 5、结构陶瓷 6、功能陶瓷 7、纳米陶瓷及其他特种陶瓷材料
27
先进陶瓷
发展历程
陶瓷的发展经历了三个阶段： 一、从原始陶瓷到近代传统陶瓷的阶段 二、特种陶瓷阶段 三、纳米陶瓷阶段
纳米陶瓷的重大突破： 一、气相凝集制备纳米材料制品将成为特种陶瓷粉体研究 发展的重点 二、快速原型制造技术（RPM）和胶态成型将向传统成型 技术挑战 三、微波烧结和放电等离子烧结（SPS）是获得纳米块状 陶瓷材料的有效烧结方法 四、纳米材料的应用将为特种陶瓷材料带来新的活力 “三个特征”和“四个效应” 28
25
先进陶瓷
之超导陶瓷
一般而言，陶瓷大都是氧化物而且不导电，常 作为绝缘材料。但是某些氧化物超导体却同时具有陶 瓷特性及超导现象，称为超导陶瓷。
26
生物陶瓷 生物陶瓷不仅具有不锈钢塑料所具有的特性，而且具有 亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。生物陶 瓷除用于测量、诊断治疗等外，主要是用作生物硬组织的代 用材料，可用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管 外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面
“三个特征”和“四个效应” 三个特征： 1、具有尺寸小于100nm的原子区域 2、显著的界面原子数 3、组成区域间相互作用 四个效应： 1、表面效应 2、小尺寸效应 3、量子效应 4、宏观量子隧道效应 先进陶瓷今后的主要研究任务： 1、研究现有陶瓷材料的性能及改性的主要途径 2、研究制备陶瓷材料的最佳工艺 3、对烧结后的半成品进行精加工技术、金属化与焊接技 术的研究 29 4、发掘陶瓷材料的潜能和开发新的陶瓷材料
⑶ 陶瓷基复合材料
陶瓷材料的最大缺点是韧性低,使用时会产生不可预测的突然性断 裂,陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。
8
结构陶瓷
透明陶瓷
电子陶瓷
电子陶瓷承烧板
生物陶瓷
12
先进陶瓷
优点：
性能
※ 和金属材料相比
缺点：
脆性大 高硬度，耐磨 高熔点，耐高温 高强度 高化学稳定性 比重小，约为金属1/3
7
原材料不同 结构不同
先进陶瓷 与传统陶 瓷的区别
制备工艺不同
性能不同
先进陶瓷
⑴ 结构陶瓷
分类
※ 按特性和用途分
以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主 要特征。
⑵ 功能陶瓷
以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为主要特征，在通信 电子、自动控制、集成电路、计算机、信息处理等方面的应用日益普 及。
普通瓷
<1
细瓷
<0.5
烧结温度 ℃
~800
1100~1200
1250~1280
__
1200~1300
1250~1400
1250~1400
6
传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，也包括玻璃、 搪瓷、耐火材料、砖瓦等。这些材料都是用黏土、石灰 石、长石、石英等天然硅酸盐类矿物制成的。因此，传 统的陶瓷材料是指硅酸盐类材料。 日用陶瓷 建筑陶瓷 按性能特点 和用途分 电器绝缘陶瓷 化工陶瓷 多孔陶瓷 ……
电介质陶瓷
电介质陶瓷材料是指电阻率大于108Ω· m的陶瓷材料， 能承受较强的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性, 可分为电绝缘陶瓷(insulation ceramics)和电容器陶瓷 (capacitor ceramics；condenser ceramics)。其中电容 器陶瓷具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介 电常数温度系数。
研究热点：
如何提高陶瓷的韧性成 为世界瞩目的陶瓷材料研究 领域的核心课题！！！
原因：
化学键差异造成的。 金属：金属键，没有方向性，塑性变形性能好 陶瓷：离子键和共价键，方向性强，结合能大，很难塑性形 变，脆性大，裂纹敏感性强
13
不同化学键对应晶体性质
特种陶瓷常遇到的键是共价键和离子键，但纯的共价键 和离子键在实际陶瓷材料中很难遇到，常介于两者之间。
※ 和玻璃相比
玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度,玻璃是非晶态而陶瓷是多晶 材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化,而陶瓷的软化温度同 熔点很接近,因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃 的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型,工艺简单 而且成本低。
玻璃陶瓷
兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能,它利用玻璃成型技术 制造产品,然后高温结晶化处理获得陶瓷。 例如：氟化物、氟氧化物玻璃陶瓷
14
陶瓷脆性断裂方式
穿晶断裂
沿晶断裂
为了阻碍裂纹的扩展，必须在其扩展途径上设置障碍。
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提高陶瓷韧性的方法
1）利用金属的延展性 2）利用晶须或者纤维增韧
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3）利用相变增韧
17
4）纳米陶瓷增韧
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先进陶瓷
性能
特种陶瓷显微结构具有不均匀性和复杂性，陶瓷中存 在相当数量的气孔和玻璃相，这些结构特点直接决定了各 种陶瓷材料所具备的特殊力学性能和物理性能（电、磁、 声、光、热等）。 另外，特种陶瓷材料可以是绝缘体、半导体，也可以 成为导体甚至超导体，在电、磁、声、光、热等性能及相 互转化方面显示出特殊的优越性，这方面是金属和高分子 材料所难以比拟的。 特种陶瓷具有很大的性能潜力：1、许多特种陶瓷具 有优异的多方面性能的综合；2、特种陶瓷具有更多的有 实用价值的功能，特别是电磁功能、化学功能、半导体功 能；3、适当改变组成或掺杂后，功能可以按人们的要求 改变。