陶瓷的组成有哪些

陶瓷的主要成分是粘土、长石和石英。

陶，是以粘性较高、可塑性较强的粘土为主要原料制成的，不透明、有细微气孔和微弱的吸水性，击之声浊。

瓷是以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀，胎质坚硬紧密，叩之声脆。我国传统的陶瓷工艺美术品，质高形美，具有高度的艺术价值，闻名于世界。陶与瓷的质地不同，性质各异。

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陶瓷的分类

1、普通陶瓷

普通陶瓷又称传统陶瓷，其主要原料是黏土 （Al2O3·2SiO2·H2O）、石英 （SiO2） 和长石 （K2O·Al2O3·6SiO2）。通过调整3者比例，可得到不同的抗电性能、耐热性能和机械性能。一般普通陶瓷坚硬，但脆性大，绝缘性和耐蚀性极好。

2、特种陶瓷

特种陶瓷又称现代陶瓷，按应用包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、高温陶瓷等。工程上最重要的高温陶瓷，包括氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和氮化物陶瓷。

一、压电陶瓷的结构

压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体，并通过直流高压极化处理使其具有压电效应。压电陶瓷的结构是晶粒随机取向的多晶聚集体，每个晶相都是具有铁电性的晶粒，各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的。

二、压电陶瓷的特性

压电陶瓷具有较好的力学性能和稳定的压电性能，压电陶瓷作为一种重要的力、热、电、光敏感功能材料，已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面得到了广泛的应用。

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压电陶瓷的制造技术：

1、单层压电陶瓷的基本制造

单层压电陶瓷元件是只有一层压电陶瓷组成的产品，其中导电金属电极施加到两个相对侧。单层压电陶瓷元件是通过常规工艺将压电陶瓷粉末进行压制而成，如单轴压制、等静压和挤压。制造单层压电元件的基本技术是使用喷雾干燥的颗粒材料压制成型体。

2、多层压电陶瓷的基本制造

多层压电陶瓷由几层压电材料构成，并与内部电极层交替。内部电极依次定位为正极和负极。所有正极连接到压电陶瓷元件一侧的一个外部电极，所有负电极连接在元件的另一侧外部电极。与单层压电陶瓷促动器相比，多层压电陶瓷促动器具有的优点是位移大。

参考资料来源：百度百科-压电陶瓷

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.

2.1氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷又称刚玉瓷,一般以α-A1203为主晶相.根据A1203含量和添加剂的不同,有不同系列.如根据A1203含量不同可分为75瓷,85瓷,95瓷,99瓷等根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷根据添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等.

Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳定、机械强度最高的一种A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映,只有Mg, Ca,Zr和Ti在一定温度以上对其有还原作用热的硫酸能溶解A1203,热的HCl, HF对其也有一定腐蚀作用A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的.由于A1203陶瓷优异的化学稳定性,可广泛地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套,输送酸的管道内衬和阀门等.

氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点,因而在电子、电器方面有十分广阔的应用领域.

A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域得到了广泛应用.如制造纺织耐磨零件、刀具.各种发动机中还大量使用A1203陶瓷火花塞.

透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性,同时具有高温强度高、耐热性好、耐腐蚀性强等特点.可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等.

2. 2氧化锆(Zr02)陶瓷

Zr02有二种锆同素异形体立方结构(c相)、四方结构(t相)及单斜结构(m相).根据所含相的成分不同,Zr02陶瓷可分为稳定Zr02陶瓷材料、部分稳定Zr02陶瓷.

2. 2. 1稳定Zr02陶瓷

稳定Zr02陶瓷主要由立方相组成,其耐火度高、比热与导热系数小,是理想的高温隔热材料,可以用做高温炉内衬,也可作为各种耐热涂层.

稳定Zr02陶瓷化学稳定性好,高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀,但不能抵抗碱性物质的腐蚀.周期表中第V , VI ,VII族金属元素与其不发生反应,可以用来作为熔炼这此金属的坩埚.

纯Zr02是良好的绝缘体,由于其明显的高温离子导电特性,可作为2000℃使用的发热元件,高温电极材料,还可用作产生紫外线的灯.

此外利用稳定Zr02的氧离子传导特性,可制成氧气传感器,进行氧浓度的测量.

2. 2. 2部分稳定Zr02陶瓷

部分稳定Zr02陶瓷由t c双相组织组成,具有非常高的强度,断裂韧性和抗热冲击性能,被称为“陶瓷钢”.同时其热传导系数小,隔热效果好,而热膨胀系数又比较大,比较容易与金属部件匹配,在日前所研制的陶瓷发动机中用于气缸内壁、活塞、缸盖板部件.

部分稳定Zr02陶瓷还可作为采矿和矿物工业的无润滑轴承,喷砂设备的喷嘴,粉末冶金上业所用的部件,制药用的冲压模等.

另外,部分稳定Zr02陶瓷还可用作各种高韧性,高强度工业与医用器械.如纺织工业落筒机用剪刀、羊毛剪,磁带生产中的剪刀,微电子工业用工具,此外由于其不与生物体发生反应,也可用作生物陶瓷材料.

2.3 MgO陶瓷

MgO陶瓷的主晶相为MgO,属立方晶系氯化钠结构,熔点2800℃,理论密度3.58 g/cm2,在高温下比体积电阻高,介质损耗低,介电系数为9.12具有良好的电绝缘性,属于弱碱性物质.MgO对碱性金属熔渣有较强的抗侵蚀能力,与镁、镍、铀钍、铝、钼等不起作用,可用于制备熔炼金属的坩锅、浇注金属的模子,高温热电偶的保护管,高温炉的炉衬材料等.

3氮化物陶瓷

氮化物包括非金属和金属元素氮化物,他们是高熔点物质.氮化物陶瓷的种类很多,但都不是天然矿物,而是人工合成的.日前工业上应用较多的氮化物陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)等.

3. 1氮化硅(Si3N4)陶瓷

Si3N4陶瓷材料的热膨胀系数小,因此具有较好的抗热震性能在陶瓷材料中,Si3N4的弯曲强度比较高,硬度也很高,同时具有自润滑性,摩擦系数小,与加油的金属表明相似,作为机械耐磨材料使用具有较大的潜力Si3N4陶瓷材料的常温电阻率比较高,可以作为较好的绝缘材料Si3N4陶瓷耐氢氟酸以外的所有无机酸和某些碱液的腐蚀,也不被铅、锡、银、黄铜、镍等熔融金属合金所浸润与腐蚀高温氧化时材料表面形成的氧化硅膜可以阻碍进一步氧化,抗执化温度达1800℃.

Si3N4陶瓷可用作热机材料、切削工具、高级耐火材料,还可用作抗腐蚀、耐磨损的密封部件等.

3. 2氮化铝(AlN)陶瓷

AIN属于共价键化合物,六方晶系,纤维锌矿型结构,白色或灰白色,密度3.26g/cm2,无熔点,在2200℃- 2250℃升华分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形.具有优异的抗热震性.AlN对Al和其它熔融金属、砷化稼等具有良好的耐蚀性,尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性,此外,还具有优良的电绝缘性和介电性质但AlN的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解.

AlN可以用作熔融金属用坩锅、热电偶保护管、真空蒸镀用容器,也可用作真空中蒸镀金的容器、耐热砖等,特别适用于作为2000℃左右氧化性电炉的炉衬材料AlN的导热率是A1203的2-3倍,热压时强度比Al203还高可用于高强度、高导热的场合,例如大规模集成电路的基板等.