什么是特种陶瓷，应用在哪些方面

超瓷全称为超级陶瓷。

超级陶瓷，按原料组成可分为:氧化铁陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化钛陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和金属陶瓷等。特种陶瓷的应用范围从电容器、滤波器、点火器、保温材料、医疗器械和通讯元件等方向扩展到航天、卫星及半导体芯片等高新技术领域。

我国特种陶瓷的研究和生产在过去20年中得到很大发展，但在实际应用、生产水平和工业化程度上仍然与发达国家相差甚远。在景德镇高技术陶瓷国际博览会上，专家预计，到2010年和2015年，我国特种陶瓷产值将分别达到300亿元和450亿元，市场需求巨大。

扩展资料

我国特陶资源十分丰富，科研力量较强。截至2002年，我国从事特种陶瓷开发研制的高校、科研院所和生产企业已超过300家，其中研发生产功能陶瓷的单位占63.6%，研发生产结构陶瓷的单位占36.4%。中国科学院、上海硅酸盐研究所、清华大学等对我国特种材料研究起到了重要的推动作用。

特种陶瓷广泛应用于工业机械设备、燃气具行业、汽车(摩托车)行业、纺织工业、机电行业、医疗器械等领域。随着经济的发展，高科技陶瓷的应用范围也不断扩大。中国硅酸盐学会晶体材料委员会副秘书长李云飞说:"我国各行业对新型材料的需求促进了特陶行业的发展，市场需求的加大又再次促进了特陶行业的发展。

"据了解，特陶可以"上天入地"，"上天"指特种陶瓷应用于航天科技行业，"入地"指特种陶瓷可以应用于汽车等行业。从2000年起，特种陶瓷涵盖了可用于电子行业的纳米陶瓷、用于航天器的烧蚀材料、用于气体泄漏检测的气敏陶瓷、与肌体相容的生物陶瓷、用于光学材料的透明陶瓷等。

李云飞介绍，汽配产业已成为特种陶瓷的重要应用领域，控制尾气的催化转换器就是由特种陶瓷制成的，单更换催化转换器的市场就达到1100万台/年，利润达到55亿元/年。

首先，特陶材料特别是结构陶瓷技术性问题较大、成本高、可靠性低、重复性强，导致应用面相对较窄技术成果的产业化有待加强，规模化生产技术和工艺装备相对落后，急需改造技术开发资金投入仍显不足。

其次，来自发达国家的竞争和国际贸易摩擦也是制约我国特陶业发展的因素。目前我国特陶产业面临的挑战主要来自发达国家特陶企业的市场竞争。美国和日本在特陶生产方面发展十分迅速。日本是世界特种陶瓷最大的生产国，在世界特种陶瓷市场特别是电子陶瓷市场中占据主导地位。

1995年日本占世界特种陶瓷市场的60%，2000年有所下降，但仍占50%。美国是世界特种陶瓷第二生产大国，美国高技术陶瓷的年均投入达到12亿美元，在基础研究和工艺技术上处于世界领先水平。西欧高技术陶瓷发展也比较快，2012年欧洲研发的新型陶瓷刹车盘已用于超级跑车及奥迪A8的车身。

根据《国民经济行业分类》可以大致分为冶金、有色、建材、机械、轻工、纺织以及烟草和商贸行业。从这8个分类来看，特种陶瓷制品制造自然属于轻工行业了。

冶金行业包括的是黑色金属冶炼加工等大类，有色行业指的是有色金属的冶炼加工大类，这两个行业看似相近，但对金属有着明确的限制和区分。对于建材行业来说，主要包括的是非金属矿物制品，这里可能出现疑惑的小类是玻璃、陶瓷并不属于建材大类，其中特种陶瓷制品是明确排除在建材行业之外的。

其次含括类别最多的行业要数轻工行业，除了特种陶瓷制品制造之外，农副食品加工、食品制造、酒饮料制造、皮革等这些可以通过加工制造变成成品产品的都属于轻工业，并且像日常类别的日用品制造、印刷制造、家具制造也都属于轻工行业的小类别。根据囊括的类别不难发现，轻工业是最为常见且最为基础的类别，生活工作中几乎每一件常用品都需要经过轻工业的制造转化完成。也由此可以看出，一件产品的完成是需要各个行业、各个类别交替加工才能完成的。

举一个简单的例子，企业办公需要用到的打印机，先是需要冶金行业将原材料经过加工制造，再结合轻工业对纸张、粉墨进行制造才能完成，从而用在办公室中供职场使用。

纺织业和烟草业相对组成比较单一，商贸业则属于加工制造好的最后一步，产品如何实现入户到各场景，就需要商贸业来操作了。

国民经济这八大分类支撑起了老百姓的生活、办公、娱乐所需，也涵盖了各相关人员的劳务分配，只有各行各业合理衔接才能实现国民经济的增长以及满足各类需求。

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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耐腐蚀阀门，在很多腐蚀比较厉害的地方用特种陶瓷阀门，可以耐腐蚀。

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。

陶瓷有很多种类：建筑陶瓷也就是墙地砖，包括外墙转内墙转，地板砖，广场砖；卫生陶瓷即卫浴行业内马桶，蹲便器、小便器、妇洗器，浴缸，拖布池等。还有就日用陶瓷：碗盆瓢之类的东西，有的白酒瓶也是瓷器做的如泸州老窖。另外就是特种陶瓷：那就比较多了，可以用作航天器材，蜂窝陶瓷可以用作各种过滤设备的过滤装置，压电陶瓷，如打火机。还有太阳能陶瓷之类的，还有防弹用陶瓷，高强度陶瓷，高档汽车排汽缸也用陶瓷代替，总之陶瓷材料用途十分广泛。

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。

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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

（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。

陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。

1、普通材料

采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。

2、特种材料

采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。

根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。

扩展资料

性能

1、力学特性

陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。

2、热特性

陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。

3、电特性

大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷具有较高的介电常数，可用于制作电容器。

4、化学特性

陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。

5、光学特性

陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。

参考资料来源：百度百科——陶瓷材料