什么是特种陶瓷，应用在哪些方面

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特种陶瓷定义

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 ... 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。

特种陶瓷的分类

特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。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。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

们为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，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。

随着科学技术的发展，人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展，产生更多更新的品种。

特种陶瓷的制作工艺

特种陶瓷是一种利用陶瓷工艺，却不是原本的陶土材料或是陶土加上其他的物质所制造而成的一种 特殊的材质。特种陶瓷由于他的化学惰性，化学性质相当的稳定。近些年来被大量的进行推广及应用。随着特种陶瓷行业的发展，特种陶瓷的价格不断地下降、质量不断地上升、品种也更加的多样性，应用范围也越来越广泛。

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。

陶瓷阀芯使用寿命是钢铁十倍

“这种陶瓷阀芯具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、硬度强、弹性系数大及无污染等特性，使用寿命是钢铁的十倍，可以与国际上用于航空航天、汽车制造等领域的同类材料相媲美。”在春秋陶瓷总经理郭新端的办公室，一字排开陈列着各种规格的特种陶瓷水龙头阀芯。主营工艺陶瓷出口业务的他，响应政府号召，从广东潮州回归创业，选择把宝押在特种陶瓷上。

而相比仍有待量产的陶瓷阀芯，一种新型的LED陶瓷灯头已经收获不少订单。“目前已经申请了6个实用新型专利，相比传统的LED灯头，它的散热效果更好，使用寿命也更长，得到不少LED厂家的青睐。”在生产车间，郭新端告诉记者，转型进入特种陶瓷领域，是一个可以尝试的战略之举。

事实上，转向特种陶瓷的，远不止春秋陶瓷一家。据德化县委宣传部工作人员介绍，已有不少企业通过与国内一流科研院校合作，引进稀缺专业人才，寻求将陶瓷材料与其他前景广阔的产品嫁接，福杰公司的特种陶瓷轴承就是其中一例。

以上就是小编今天要为大家讲述的有关于特种陶瓷的一些相关信息。特种陶瓷从某种意义上来讲已经不属于陶瓷的范畴了，但是因为他的制作方法和传统陶瓷的手法详尽所以我们就称这种新型的材料为特种陶瓷，这是一种特别贴切的叫法。相信随着科学技术的不断发展，将来还会出现特种丝绸、特种木材、特种钢铁等等各种新型材料。

陶瓷轴承，耐磨耐腐蚀。

陶瓷涂层——保护金属不被腐蚀或者磨损。

陶瓷抛光膏——各种抛光、打磨。

绝缘基板——起到绝缘保护的作用。

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。

1.氧化钙陶瓷(calcia ceramics)

氧化钙陶瓷(calcia ceramics)是指以氧化钙为主要成分的陶瓷。

性质：氧化钙具有NaCl型晶体结构，密度为3.08~3.40g/cm，熔点为2570℃，具有热力学稳定性，能在高温（2000℃）下使用，与高活性金属熔体的反应小，受氧或杂质元素的污染少。制品具有良好的抗熔融金属侵蚀性和抗熔融磷酸钙侵蚀的作用。可用干压法成型，也可注浆成型。

应用：

1）它抗金属侵蚀性优良，是冶炼有色金属，如高纯度铂、铀的重要容器；

2）经二氧化钛稳定化的氧化钙砖，可用作熔融磷酸盐矿的回转窑内衬材料；

3）从热力学的稳定性来看，CaO 超过SiO2、MgO、Al2O3和ZrO2等，在氧化物中最高。这种性质表明，它可作为熔融金属、合金用的坩埚；

4）在金属熔化过程中，可使用CaO质取样器和保护管，多用在高钛合金等活性金属熔体的质量管理或温度控制中；

5）CaO陶瓷在冶金方面的用途除上述之外，也适用于电弧熔化用的保温套或平衡实验角的容器等。

氧化钙有两个缺点：

①容易与空气中的水份或碳酸气发生反应；

②与氧化铁等氧化物在高温下能发生熔融反应。这种熔渣化作用，是陶瓷易腐蚀和强度低的原因，这些缺点也使得氧化钙陶瓷难以广泛应用。CaO作为陶瓷还处在初级阶段，它具有两面性，有时稳定，有时不稳定。今后可以通过原料、成形、烧成等技术的进步，更好地筹划其用途，使其真正加入陶瓷行列。

2.锆英石陶瓷(zircon ceramics)

锆英石陶瓷(zircon ceramics)是指以锆英石(ZrSiO4)为主要成分的陶瓷。

性质：锆英石(ZrSiO4)陶瓷具有良好的抗热震性、耐酸性、化学稳定性，但耐碱性不佳。锆英石陶瓷的热膨胀系数和导热系数较低，其抗弯强度可保持在1200~1400℃而不下降，但其力学性能较差，生产工艺与一般特种陶瓷相似。

应用：

1）锆英石作为酸性耐火材料，已在生产玻璃球及玻璃纤维的低碱铝硼硅酸盐玻璃窑炉上得到了广泛应用，锆英石陶瓷具有高的介电性能及机械性能，还可以用作电绝缘体及火花塞等；

2）主要用于制作高强度高温电瓷、瓷舟、坩埚、高温窑炉用的承烧板、熔制玻璃炉的炉衬、红外辐射陶瓷等；

3）可以制成薄壁制品—坩埚、热电偶套管、喷咀，厚壁制品—研钵等；

4）研究表明，锆英石具有化学稳定性、机械稳定性、热稳定性和辐射稳定性，对U、Pu、Am、Np、Nd、Pa等锕系元素具有较好的包容能力，是固化钢系高放射性废物(HLW )理想的介质材料；

有关锆英石陶瓷的生产工艺与其力学性能之间关系的研究尚未见报道，在一定程度上妨碍了对其性能进一步深入的研究，使锆英石陶瓷的应用受到了一定的限制。

3.氧化锂陶瓷(lithia ceramics)

氧化锂陶瓷(lithia ceramics)是指主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2的陶瓷制品。自然界中含Li2O的主要矿物原料有锂辉石、透锂长石、锂磷铝石、锂云母和锂霞石。

性质：氧化锂陶瓷制品的主晶相为锂霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)和锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，其特点是热膨胀系数低(100~1000℃范围内为-0.03×10/℃~ 4.08×10/℃)，抗热震性良好。Li2O是一种网络外体氧化物，有加强玻璃网络的作用，可有效提高玻璃的化学稳定性。

应用：可用于制作电炉(特别是感应电炉)的衬砖、热电偶保护管、恒温零件、实验室器皿、烹饪用具等。Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系材料是典型的低膨胀陶瓷，可用作抗热震材料，Li2O还可以作陶瓷结合剂，在玻璃工业中也具有潜在的使用价值。

4.氧化铈陶瓷(ceria ceramics)

氧化铈陶瓷(ceria ceramics)是指以氧化铈为主要成分的陶瓷。

性能：该制品的比重为7.73，熔点为2600℃，它在还原气氛下会变成Ce2O3，熔点由2600℃降到1690℃。700℃时的电阻率为2×10欧姆·厘米，1200℃时为20欧姆·厘米。我国工业化生产氧化铈常用的工艺技术有如下几种：

1）化学氧化法，包括空气氧化法和高锰酸钾氧化法；

2）焙烧氧化法；

3）萃取分离法。

应用：

1）可作为加热元件、熔炼金属及半导体的坩埚、热电偶套管等；

2）可作为氮化硅陶瓷的烧结助剂，还可对钛酸铝复相陶瓷进行改性，并且CeO2是一种较为理想的增韧稳定剂；

3）加入99.99% CeO2的稀土三基色荧光粉是制作节能灯的发光材料，其光效高，显色好，寿命长；

4）用质量分数大于99%的CeO2制成的高铈抛光粉硬度高，粒度小而均匀，晶体具有棱角，适合于玻璃的高速抛光；

5）用98%的CeO2作为玻璃脱色剂和澄清剂，可提高玻璃的质量和性能，使玻璃更为实用；

6）氧化铈陶瓷，其热稳定性差，对气氛敏感性也强，因而在一定程度上限制了它的使用。

5.氧化钍陶瓷(thoria ceramics)

氧化钍陶瓷(thoria ceramics)是指ThO2为主要成分的陶瓷。

性质：纯氧化钍为立方晶系，萤石型结构，氧化钍陶瓷制品热膨胀系数较大，25~1000℃时为9.2×10/℃；导热率较小，100℃时为0.105 J/(cm·s·℃)，热稳定性较差，但熔融温度高，高温导电性能好，有放射性。成型方法可采用注浆成型（加10%聚乙烯醇水溶液作悬浮剂）或压制成型（加20%四氯化钍作黏结剂）。

应用：主要用作熔炼锇、纯铑和精炼镭的坩埚，也可作为加热元件，用于探照灯光源，白炽灯纱罩，或作为核燃料，还可用作电子管阴极、电弧熔融用电极等。

1）在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，特种陶瓷一般以氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等为主要原料。

2）在成分上，传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地，由于特种陶瓷的原料是纯化合物，因此成分有人工配比决定，其性质的优劣有原料的纯度和工艺，而不是由产地决定。

3）在制备工艺上，突破了传统陶瓷已炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段。

4）在性能上，特种陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、以及在磁、电、光、声、生物工程个方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、宇航、医学工程各方面得到广泛的应用。

氮化硼是一种白色松散粉末，与石墨性质相似，有“白色石墨”之称。有良好的电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性；抗氧化温度可达900℃。

氮化硅与氮化硼特种陶瓷在应用上确实有很多相似的特性包括其他陶瓷材质也是一样的具体怎样选择还要看实际的工况环境是否相符。

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。

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于碳化硅

陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要

组成部分，受到普遍重视。碳化硅陶瓷大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。

碳化硅陶瓷常见应用简介：

1、耐火材料

国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料。我国亦在不断扩大这方面的应用，根据国外厂商的习惯，耐火材料黑色碳化硅通常分为3种牌号：

A、高级耐火材料黑碳化硅。这种牌号的化学成分要求与磨料用黑色碳化硅完全相同，主要用以制造高级碳化硅制品，如重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、喷嘴、氮化硅结合碳化硅制件、高炉高温区衬材、高温窑炉构件、高温窑装窑支承件、耐火匣钵等。

B、二级耐火材料黑色碳化硅，含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高温的窑炉构件，如马弗炉炉衬材料等。这些构件除利用碳化硅的耐热性、导热性外，在很多场合还兼用它的化学稳定性。

C、低品位耐火材料黑色碳化硅，其碳化硅含量要求大于83%，主要用于出铁槽、铁水包，炼锌业和海绵铁制造业等的内衬。

　2、军事方面

用 碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，已应用于火箭技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。碳化硅密度居中，比Al2O3

轻20%，硬度和弹性模量较高，价格比B4C低得多，还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性及摩擦系数小，约为硬质合金的

一半。它的抗热震性好、弹性模量高等特点在一些特殊地方获应用，如用来制成高功率的激光反射镜其性能优于铜质，由于密度低、刚性好、变形小。CVD与反应

烧结的碳化硅轻量化反射镜已经在空间技术中大量使用。

3、电气和电工

利 用碳化硅陶瓷的高热导性能，绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件，由于它具有操作简单方便，使用寿命长，使用

范围广等优点，成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种，使用温度可达1600℃。此外，碳化硅还可用做避雷器的阀体和远红外线发生器等。

　4、耐磨及高温件

利 用碳化硅陶瓷的高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀等性能，在机械工业、化学工业中被用来制备新一代的机械密封材料，如滑动轴承、耐腐蚀的管道、阀片和风机叶片。

尤其是作为机械密封材料已被国际上确认为自金属、氧化铝、硬质合金以来第四代基本材料，它的抗酸、抗碱性能与其它材料相比是极为优秀的，几乎没有一种材料

可与之相比。利用碳化硅陶瓷的高热导性能，可用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等，使用温度可达1300℃用电镀方法将碳化硅微粉体涂

敷于水轮机叶轮上，可以大大提高叶轮的耐磨性能，延长其检修周期。

用碳化硅制成的托辊，早已成功地应用于轧钢机上，它比金属托辊有更好的耐热性与耐磨性，

并能改善所轧钢材的质量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器，具有很好的耐磨性能用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可广泛用于石油和化工等行业。碳化硅

还可作为高温热机械用材料，被首选为热机械的耐高温部件。诸如：作高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮的静叶片、高温喷嘴等。用碳化硅制成活塞与气缸套用于无润滑

油无冷却的柴油机上，可减少摩擦30%~50%，使噪声明显降低。