【精品】陶瓷材料的应用与前景.doc

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1、陶瓷材料的应用与前景作者：李倩单位：辽宁工程技术大学一、陶瓷材料发展历史及其概念的内涵陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范閘遍及国民经济各个领域。它的发展经丿力了从简单列复杂、从粗糙到精细、从无油到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的捉高.各个历史阶段赋了陶瓷的涵义和范围也随之发生变化。原來的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后來发展到纯度高,粒度小且均一

2、，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。接下來的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的中质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一-步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了叫•以借助三维成键的材料的通称。陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体

3、。(这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围)现代陶瓷材料具有高新技术内涵。与传统材料相比.主要具有以下三个特点：(1)以现代科技发展的要求为背景.是现代科技发展的产物，为高新技术产晶。(2)制造工艺复杂，需要现代科技成果的指导•因而为技术知识密集型产品。(3)具有优异的威特殊的性能，能满足商新技术产业的要求。二、陶瓷材料的分类研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构(微晶晶面作用，多孔多相分布情况)対力学性能的彩响得到了发展。材料(光，电，热，磁)性能和成形关系，以及粒度分和，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。这里应该和量子力学，

4、纳米技术，衣面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。陶瓷材料中己崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料I比界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此乂称先进陶瓷或新型陶瓷。随肴生产与科学技术的发展.陶瓷材料及产晶种类口益增多.为了便于掌握各种材例或产品的特征，通滋以不同的角度加以分类。1•按化学成分分类(1)氧化物陶瓷。氧化物陶瓷种类繁多，在陶瓷家族屮占有非常'重要的地位。最常用的氧化物陶瓷是用A1203、SiO2、MgO、Zr03>Ce02,CaO.Cr2O3及莫莱石(3A1203

5、.2SiO4)和尖晶石(MgA12O3)等。陶瓷中的A1203和Si02相当于金属材料中的钢铁和铝合金一样被广泛应用，表11.1中列出了一些氧化物陶瓷.硅酸盐亦属氧化物系列。如Ztsi04°CallQ等，还有复合氧化物如B&T吗、CgyiO；等。(2)碳化物陶瓷。碳化物陶瓷〜般具有比氧化物更高的熔点。最常用的是STC.SC,风C.TIC等。碳化物陶瓷在制备过程中应有气氛保护。(3)氨化物陶瓷。氯化物中应用最广泛的是"几，它具有优良的综合力学性能和耐高温性能。另外，TZN、BN、AI问筹氮化物陶瓷的应用也日趋广泛。最近刚刚出现的C3N4,可望其性能超过Si304。(4)四化物

6、陶瓷。硼化物陶瓷的应用并不很广泛，主要是作为深加剂或第二相加入其它陶瓷基体中，以达到改善性能的目的。常用的有Ti已、Zr&等。2.按性能和用途分类(1)结构陶瓷。结构陶瓷作为结构材料用來制造结构零部件.主要使用英力学性能。加强度、韧性、硬度、模量、耐磨性、耐高温性能(高温强度、抗热震性、耐烧蚀性)等。上而讲到的核化学成分分类的四种陶瓷大多数均为结构陶瓷。如AJZQ石.3N4、Z戏都是力学性能优越的代表性结构陶瓷材料。(2)功能陶瓷。功能陶瓷作为功能材料用來制造功能器件，主要使用其物理性队如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。例如铁氧休.铁电陶瓷主要使用其电磁性能.用来制造

7、电磁元件，介电陶瓷用來制造电容器，压电陶瓷用來制作位移或压力传感器.固体电解质陶瓷利用英离子传身特性可以制作氧探测器.生物陶瓷用來制造人工骨骼和人工牙齿等。超导材料和光导纤维也属于功能陶瓷的范畴。值得提出的是，上述分类也是相对的.而不是绝对的，结构陶瓷和功能陶瓷有时并无严格界限，对于某些陶瓷材林二者兼而有之。加压电陶瓷。虽然可将它划分为功能陶瓷Z列，但对英力学性能，如杭区强度、韧性、硬度、弹性模量亦有-•定的要求。首先必须有足够的强度，在承受E力时不致破坏，才能实现共压电特性。另外如高温结构陶瓷或航天器防热部件用抗