铁陶瓷是什么

为了使陶瓷既耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，制成了金属陶瓷。

由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点 、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温 、耐腐蚀和耐磨损等特性。根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。

陶瓷基金属陶瓷主要有：①氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。②碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具 、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。

金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。烧结铝中的氧化铝含量约5％～15％，与合金铝比，其高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好。常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。

当今时代是一个高科技飞速发展的时代，人们习惯了快节奏的生活，以至一些交通工具也在向着提高速度的方面发展。高速列车、气垫船、超音速飞机等，都是这些高科技发展的产物，为人类的生活提供了极为便利的条件。

目前，世界上最快的超音速客机为音速的3倍，而在军事上应用的超音速战斗机，最高速度可为音速的8倍。这些飞机速度的提高一是减少了阻力，二是增强了发动机的性能。我们知道，飞行器的高速运动均是由自身所携带的燃料燃烧产生的巨大热能，进而转化为动能的，因此该发动机的性能优劣，直接关系到飞行器的飞行性能。这在汽车、火车、轮船上也是同样的。

据专家们测定，当飞行器高速飞行时，其发动机喷出的热量高达5000℃以上，我们知道，太阳表面的温度也不过6000℃左右。什么物质能够在这种高温下不被融化呢？钢铁是远远达不到了，合金钢与之也有一定的距离，于是人们想到陶瓷，陶瓷在这些材料中，耐高温的能力是最强的了，但是陶瓷却有一个致命的弱点，就是太脆弱了，它能耐得起高温，却耐受不了高压。

科学家们在努力研究中终于发现，当在陶瓷中加入一些金属细粉，生产出的陶瓷不但具有极高的耐高温性能，而且大大提高了陶瓷的韧性。这种陶瓷与金属的混合物，就是当今在航空动力学研究中极为受宠的金属陶瓷。

金属陶瓷是由金属和陶瓷原料制成的，既有金属的优点，也有陶瓷的特性，由于其具有较高的韧性、高硬度、高抗氧化性，因而在火箭、高速飞行器中倍受推崇。最常用于制造金属陶瓷的金属原料为铁、镍、钴等最常用的陶瓷原料为氧化物，硅化物、硼化物、碳化物和氮化物等。金属陶瓷的生产也较为简单，烧制方法同陶瓷一样，只是将金属粉末物质混入陶瓷土中，根据要求制作出不同形状的东西。

我们有过这种感觉，当你将酒精涂在手上，不一会感到特别凉爽，如果有人发高烧而采用药物降温无效时，我们会想到用酒精来擦浴全身，其目的就是为了散热。金属陶瓷也是这个道理，在火箭的发动机达到最高转数时，产生大量的热，这种高温则使陶瓷中的金属物质挥发了，从而陶瓷的温度也随之下降。待陶瓷中的金属完全挥发掉后，这一部分的发动机则已完成了其工作使命，随着控制指令而脱离火箭，同时下一级火箭的发动机被点燃，新的工作程序又开始了。我们通常所说的多级火箭，就是根据这个原理制造的。

另外金属陶瓷具有极高的抗腐蚀性。因而在原子应堆中，能够抵抗液态金属钠的侵蚀，成为原子反应正常进行的保护神。

金属陶瓷虽然存在于世才30来年，但是由于其自身的极特殊的性能，格外受到人们的重视，尤其是在航空、航天领域，金属陶瓷真可谓少年老成。然而，科学家们更为感兴趣的不仅是它的优秀品质，而是它们这种优秀品质的来源。有人推测陶瓷中加入金属后表现出的特性，不能单单用金属在高温下挥发降温来解释，在金属陶瓷的制作中，其本身是否已经发生了使之变成具有这种特性的新物质，那么这种陶瓷与金属到底发生了哪些反应，我们尚无法判断。而对于那种单纯金属挥发的解释，也有一定的可疑之处，这些还有待于今后的研究方能证实。

陶瓷是无机非金属材料。

它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。

性能

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。

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。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。

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（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能，可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。

铁电陶瓷的特性决定了它的用途。利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μF/cm2。利用其介电常数随外电场呈非线性变化的特性，可以制作介质放大器和相移器等。利用其热释电性，可以制作红外探测器等。此外，还有一种透明铁电陶瓷，例如氧化铅（镧）、氧化锆（钛）系透明陶瓷,具有电光效应（即其电畴状态的变化,伴随有光学性质的改变）。通过外加电场对其电畴状态的控制、产生电控双折射、电控光散射、电诱相变和电控表面变形等特性。可用于制造光阀、光调制器、光存贮器、光显示器、光电传感器、光谱滤波器、激光防护镜和热电探测器等。

瓷起源于玻璃装饰金属。古埃及最早出现 ，其次是希腊。6世纪欧洲嵌丝珐琅、剔花珐琅、浮雕珐琅、透光珐琅、画珐琅相继问世。8世纪中国开始发展珐琅，到14世纪末珐琅技艺日趋成熟 ，15世纪中期明代景泰年间的制品尤为著称，故有景泰蓝之称。19世纪初，欧洲研制出铸铁搪瓷，为搪瓷由工艺品走向日用品奠定了基础，但由于当时铸造技术落后，铸铁搪瓷应用受到限制。19世纪中，各类工业的发展，促使钢板搪瓷兴起，开创了现代搪瓷的新纪元。19世纪末～20世纪上半叶，各种不同性能瓷釉的问世，钢板及其他金属材料的推广运用，耐火材料、窑炉、涂搪技术的不断更新，加快了搪瓷工业的发展。

新型功能陶瓷材料是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料.功能陶瓷及其新型电子元器件对信息产业的发展和综合国力的增强具有重要的战略意义.

半导体陶瓷

半导体陶瓷是指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料.与多晶半导体不同的是,半导体陶瓷存在大量晶界,晶粒的半导体化是在烧结工艺过程中完成的,因此具有丰富的材料微结构状态和多样工艺条件,特别适用于作为敏感材料.除半导体晶界陶瓷电容器外,目前已使用的敏感材料,主要有热敏材料、电压敏材料、光敏材料、气敏材料、湿敏材料等.

磁性陶瓷材料

磁性陶瓷主要是指铁氧体陶瓷,铁氧体是以氧化铁和其他铁族或稀土族氧化物为主要成分的复合氧化物.铁氧体多属半导体,电阻率远大于一般金属磁性材料,具有涡流损失小的优点,在高频和微波技术领域,如雷达技术、通信技术、空间技术、电子计算机等方面都到了广泛的应用.

高温超导陶瓷

高温超导陶瓷指相对金属而言具有较高超导温度的功能陶瓷材料.从20世纪80年代对超导陶瓷的研究有重大突破以来,对高温超导陶瓷材料的研究及应用倍受关注.近十几年以来,我国在这方面的研究一直处于世界先进水平.目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用、电子学应用、抗磁性等方面发展.

绝缘陶瓷

绝缘陶瓷是指在电子设备中作为安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电元件及器件的陶瓷材料.绝缘陶瓷要求具有体积电阻率高、介电系数小、损耗因子低、介电强度高、耐腐蚀和机械性能好等特性.

绝缘陶瓷被广泛应用在电路基板、封装、高频绝缘瓷等行业,主要器件有绝缘子、火花塞、电阻器基体材料和集成电路基片等.

介电陶瓷

介电陶瓷又称电介质陶瓷,是指在电场作用下具有极化能力,且能在体内长期建立起电场的功能陶瓷.介电陶瓷具有绝缘电阻高、耐压高、介电常数小、介电损耗低、机械强度高以及化学稳定好的特点,主要用于电容器和微波电路元件.

介电陶瓷包括铁电介质陶瓷、半导体介质陶瓷、高频介质陶瓷和微波介质陶瓷等陶瓷介质材料.

纳米功能陶瓷

纳米功能陶瓷是应用于空气净化及水处理等具有抗菌、活化、吸附、过滤等功能的新型功能陶瓷,具有远红外释放功能、负离子释放功能、光催化抗菌功能、除臭、吸附、过滤功能、矿化功能.

压电陶瓷

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的铁电陶瓷的统称,是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料.由于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.

常用的压电元件有传感器、气体点火器、报警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等.通常的压电材料是PZT,新型压电陶瓷材料主要有:高灵敏、高稳定压电陶瓷材料、电致伸缩陶瓷材料、热释电陶瓷材料等.

透明功能陶瓷

透明功能陶瓷材料是在光学上透明的功能材料,它除了具有一般铁电陶瓷所有的基本特性以外,还具有优异的电光效应.通过组分的控制可呈现电控双折射效应、电控光散射效应、电控表面畸变效应、电致伸缩效应、热释电效应、光致伏特效应以及光致伸缩效应等.

透明陶瓷可以被制成各种用途的电-光、电-机军民两用器件:光通信用的光开关、光衰减器、光隔离器、光学存储、显示器、实时显示组页器、光纤对接、光纤熔接以及光衰减器等方面应用的微位移驱动器、光强传感器、光驱动器等.

随着材料科学的迅速发展,功能陶瓷材料的各种新性能、新应用不断被人们所认识,功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用.功能陶瓷也朝着高性能、高可靠性、多功能、微型化和集成化的方向发展.