特种陶瓷简介 读完秒懂特种陶瓷

特种陶瓷是随着现代电器，无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土，长石，石英，有的坯休也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，制造工艺与性能要求也各不相同。

特种陶瓷主要分为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷以及复合陶瓷等等。知名的企业有肇庆的风华高科、东莞的南玻特陶、宜兴的非金属化工、北京的创导奥福、沈阳的星光特陶、唐山特陶股份等等，其他还有很多不知名的小企业

特种陶瓷，是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷，应用于各种现代工业和科学技术，所用的原料和所需的生产工艺技术已与普通陶瓷有较大的不同和发展。

特种陶瓷可根据其性能特点及用途的不同，可细分为结构陶瓷、功能陶瓷和工具陶瓷。

按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子陶瓷两大类。

由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。

特种陶瓷，发展于二十世纪，最近二十几年发展的比较迅速。随着科技的发展和技术的越发先进，特种陶瓷种类越来越多，可以用层出不穷，令人眼花缭乱来形容。说到特种陶瓷种类，很多人就觉得很乱，因为种类可以从化学、性能等方面进行区分。对于门外汉的人来说挑选特种陶瓷确实比较累。那么特种陶瓷的种类应该怎么分呢?

特种陶瓷简介：

　　特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元，因此许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必定会占据十分重要的地位。

特种陶瓷是怎么定义的

特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。

特种陶瓷分类

(1)按化学组成成分分

①氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。

②氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

③碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

④硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

⑤硅化物陶瓷：二硅化钼等。

⑥氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。

⑦硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。

⑧其他：砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。

　　(2)根据陶瓷的性能

把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷(即透明陶瓷)，磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

特种陶瓷的市场应用

陶瓷制品生产在中国历史悠久，经过长期的发展，制造工艺得到不断发展。特别是近二十年来，陶瓷制品结构的合理调整，迎合了国内外消费者的消费需求，并随着社会的发展和生活水平的提高，在生活中的应用范围越来越广。

总结：特种陶瓷，在我们日常生活中应用比较广泛。不过一般的消费者其实也是不会去详细的了解这种陶瓷，大部分的消费者都是从价格和外表去区分陶瓷。那么相信通过小编对特种陶瓷的介绍，大家对特种陶瓷有了更深的了解，也知道特种陶瓷怎样去区分，有什么种类。如果你对这种陶瓷感兴趣，不妨你在装修的时候可以购买。

什么是特种陶瓷？特种陶瓷是具有高强、耐温、耐腐蚀特性或具有各种敏感特性的陶瓷材料，由于其制作工艺、化学组成、显微结构及特性不同于传统陶瓷，所以有特种陶瓷之称，又叫先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷等。那么，特种陶瓷成型工艺你了解多少呢？下面就具体给大家讲讲特种陶瓷成型工艺是什么吧。

什么是特种陶瓷

特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，

投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元，因此许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必定会占据十分重要的地位。

特种陶瓷成型工艺

一、成形方法与结合剂的选择

特种陶瓷成形方法有很多种，生产中应根据制品的形状选择成形方法，而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下所示：

特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量成形方法 结合剂举例

千压法聚乙烯醇缩丁醛等 1~5；浇注法 丙烯基树脂类 1~3；挤压法 甲基纤维素等 5~15；注射法 聚丙烯等 10~25；等静压法 聚羧酸铵等 0~3

结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂（具有分散剂和润滑功能）等，为满足成形需要，通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂，要考虑以下因素：

1）结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力（yoc）或表面自由能（yos）比结合剂的表面张力（yoc）大时，才能很好地润湿。

2）好的结合剂易于被粉料充分润湿，且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时，在相互分子间发生引力作用，结合剂与粉料间发生红结合（一次结合），同时，在结合剂分子内，由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力（二次结合）。虽然水也能把杨料充分润湿，但水易挥发，分子量较小，内聚力小，不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序，用基表示可排列如下：

一CONH一>；－CONH2>；一COOH>；一OH>；－NO2>；－COOC2H5>；一COOCH5>；－CHO>=CO>；－CH3>= CH2>；－CH2

3）结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿，希望分子量小，但内聚力弱。随着分子量增大，结合能力增强。但当分子量过大时，围内聚力过大而不易被润湿，

且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动，此时要适当加入增塑剂，在其容易润湿的同时，使结合剂更加柔软，便于成形。

4）为保证产品质量，还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质，使产品产生有害的缺陷。

在原料配制中，用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合，达到分散，尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量，粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响，吸附在原料粒子表面上，通过立体稳 定化效果，起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中，结合剂给原料以可塑性，具有保水功能，提高成形体强度和施工作业性。一般来说，结合剂由于妨碍陶瓷的烧结，应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此，要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料，才能确保产品质量。

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哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所,英文名称Institute for Advanced Ceramics, Harbin Institute of Techology(IAC-HIT)，简称哈工大特陶所，成立于2002年5月。其前身是雷廷权院士和周玉院士1985年组建的哈工大材料科学系陶瓷材料课题组。经过20余年尤其是近10年的快速发展，初步建成了以航天需求为背景的先进陶瓷材料设计-制备-评价-应用研究平台。研究由最初的陶瓷相变与韧化机理方向，拓展到多功能防热陶瓷基复合材料、先进结构陶瓷及复合材料、特种功能陶瓷涂层、信息功能陶瓷和生物陶瓷材料等领域。

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常用上程陶瓷材料主要包括:金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和硅的碳化物和氮化物。

根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应用。

2氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用。

按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类

按照化学组成划分有： ①氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。 ②氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。 ③碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。 ④硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。 ⑤硅化物陶瓷：二硅化钼等。 ⑥氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。 硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等

（1）在粉末制备方面，目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外，利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石，其效率比普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。

超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质；能够获得纯度极高的物质：生产率会大幅度提高；可使作业程序简化、易行。在超高温技术方面居领先地位的是日本。据统计，2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中，绝大部分是开发研究出来的或是得以完善的。

（2）成型方面：特种陶瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类，干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等；湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。近些年来胶态成型和固体无模成型技术在特种陶瓷的成型研究中也取得了较为快速的发展。

陶瓷胶态成形是高分散陶瓷浆料的湿法成形，与干法成形相比，可以有效控制团聚，减少缺陷。无模成形实际上是快速原型制造技术（Rapid prototyping manufacturing technology,RP &M) 在制备陶瓷材料中的应用。特种陶瓷材料胶态无模成形过程是通过将含或不含粘结剂的陶瓷浆料在一定的条件下直接从液态转变为固态，然后按照RP &M 的原理逐层制造得到陶瓷生坯的过程。成形后的生坯一般都具备良好的流变学特性，可以保证后处理过程中不变形。

特种陶瓷成型技术未来的发展将集中于以下几个发面：

a、进一步开发已经提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用；

b、性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计；

c、大型异形件的结构设计与制造；

d、 陶瓷微结构的制造及实际应用；

e、进一步开发无污染和环境协调的新技术。

（3）烧结方面：特种陶瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于传统陶瓷制品的烧成工艺与烧结技术。随着特种陶瓷工业的发展，其烧成机理、烧结技术及特殊的窑炉设施的研究取得突破性的进展。特种陶瓷的主要烧结方法有：常压烧结法、热压烧结/热等静压烧结法、反应烧结法、液相烧结法、微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结法、气相沉积法等。

（4）在特种陶瓷的精密加工方面：特种陶瓷属于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理机械性能（尤其是韧性和强度）与金属材料有较大差异，加工性能差，加工难度大。因此，研究特种陶瓷材料的磨削机理，选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。

如今兴起的磨削加工方法主要有：

a、超声波振动磨削加工方法；

b、在线电解修整金刚石砂轮磨削加工方法；

c、电解、电火花复合磨削加工工艺；

d、电化学在线控制加工方法。

采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。这方面的工作仅处于研究实验阶段，由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工，以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量，能获得0.1微米左右的加工精度，因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究，在中国，清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室在这方面的研究成果已位居世界前列。 特种陶瓷由于拥有众多优异性能，因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。

（1）耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；

（2）隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等；

（3）导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片；

（4）耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，如今的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面；

（5）高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。这方面的工作开展得较多，许多国家如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力，试图取得领先地位。这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等；

（6）具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目，国外正在加紧研究；

（7）生物陶瓷方面正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等研究，这方面的应用引起人们极大关注；

（8）一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷（如远红外陶瓷等）也已开始在工业及民用领域发挥其独到的作用。 （1）特种陶瓷基础技术的研究，例如烧结机理、检测技术和粉末制备技术等；

（2）超导陶瓷的研究；

（3）特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究；

（4）陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要基础，如今国外，尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视，其研究主要集中于碳化硅及氮化硅；

（5）多孔陶瓷由于具有特殊结构，所以引起了各界的重视；

（6）陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它材料复合（陶瓷纤维增强陶瓷，陶瓷纤维增强金属）问题也是现阶段的研究重点；

（7）在非氮化物陶瓷中，目前国外研究最多的是陶瓷发动机，高压热交挽器及陶瓷刀具等；

（8）随着生物化学，生物医学这些新兴学科的发展，生物陶瓷的开发研究也变得越来越重要。