韧性陶瓷具有什么样的特点

韧性陶瓷，经过特殊工艺处理制成的韧性陶瓷，除了可以去掉普通陶瓷的脆性之外，还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。因此，应用范围更加广泛。韧性陶瓷可以用来制作切菜刀、剪刀、螺丝刀、榔头、锯、斧头等日用工具，坚硬程度不亚于钢铁制品，而且不会带铁锈味和磁性，更适宜切各种生吃食物和熟食。采用韧性陶瓷制造的发动机体积小、重量轻、热效率高，用同样的燃料可以使汽车多跑30%的路程，是一种有效的节能型发动机。

普通的陶瓷制品往往有许多细微裂纹，当受到外力作用时，细微裂纹会不断扩展，并汇集成粗大裂纹，最后碎裂。针对陶瓷的这一弊端，科学家们研究出了防止细微裂纹扩展的有效方法，制成了难以打碎的“韧性”陶瓷。

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。

陶瓷有着古老的历史，早在公元前十世纪，人类就开始陶瓷，除了可以去除脆性之外，还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。现在，韧性陶瓷已经广泛用来制作剪刀、螺丝刀、鎯头、锯、斧头等日用工具，其坚硬程度可以和钢铁制品相媲美。而且，还不会带铁锈味和磁性，更适宜切生吃食物和熟食，以及用于剪接磁带等带有磁性物质的制品。与此同时，韧性陶瓷还可以用来制作切削刀具、防弹盔甲、人造骨骼、人造关节、手表外壳等。

目前，韧性陶瓷的制作和生产方法主要有两种：一种是在陶瓷原料中添加少量的氧化钇、氧化镁和氧化钙等粉末，经过高温烧制后形成晶体结构，当受到外力作用时，由于晶体形态的变化使陶瓷体积也变大，从而填补了原先存在的裂纹。另外一种方法是先将陶瓷制成纤维状，经过烧制后，形成纤维补强陶瓷。遭受外力作用的时候，陶瓷纤维一方面可以阻止裂纹扩展，另一方面还起缓冲作用，增强陶瓷韧性。

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高性能陶瓷材料如碳化硅、氧化铝、氮化硅等，具有强度高、耐腐蚀、质量轻等优点，但是这类材料也有致命的缺陷，就是高脆性，在受到应力冲击时容易导致断裂。而采用高强度、高弹性模量的纤维与陶瓷基体复合可阻止裂纹的扩展，从而得到具有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料，既可以保留陶瓷材料的优点，又能克服掉陶瓷材料脆性高的弱点，是提高陶瓷韧性和可靠性的有效方法。

纤维增强陶瓷基复合材料

好比构造齐全的“人体组织”

纤维增强陶瓷基复合材料的结构一般包含四个部分：补强纤维、界面相、基体及表面抗氧化涂层。其中补强纤维相当于复合材料的“骨架”，是复合材料的主要承载结构单元，复合材料的强度很大程度上取决于增强纤维的强度。纤维可分为短切纤维和连续纤维。短切纤维的长度一般在150mm以下，通常采用颗粒弥散及晶须复合增韧的方法来实现与基体的复合；连续纤维则具有较大的长径比，能够实现沿长度方向的不间断增强效应，可靠性较高。包覆在纤维外的界面相相当于连接在骨架上的“筋”，是复合材料的传载结构单元，主要作用是将复合材料的载荷传递到尽可能多的纤维上。基体则相当于复合材料的“肌肉”，是形成复合材料外形和刚性的基本结构，基体应具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，在服役环境中起到保护纤维和界面的作用。而表面涂层则相当于“皮肤”，是复合材料和外界环境直接接触的结构单元，是保护复合材料内部结构的第一道屏障。

纤维增强陶瓷基复合材料

应用潜力巨大

提到纤维增强陶瓷基复合材料，首先要说的就是碳/碳（C/C）复合材料，碳纤维最早起源于1860年英国人用于灯丝的炭丝，经过200多年的发展，碳纤维已成为研究最成熟、性能最好的纤维之一。20世纪60年代以来，受先进飞行器的要求所推动，碳纤维及其复合材料的制备获得很大发展。与金属材料相比，C/C复合材料具有良好的耐热性、极小的热膨胀率、很轻的重量（只有铁的1/5）、良好的耐腐蚀性等性能优势；与石墨相比，C/C复合材料具有更高的强度、更好的韧性，不易破碎；与树脂相比，C/C复合材料能耐更高的温度（最高耐温达2800 左右），具有良好的耐腐蚀性和极高的耐摩擦性；与单相陶瓷相比，C/C复合材料具有良好的韧性、极佳的耐冲击性和易加工性。这些特性使其应用领域涵盖军用战略导弹、载人飞船等再入飞行器的热端部件，飞机、 汽车 和高速火车等刹车材料，广泛用于民用领域的高温炉发热体、炉体、承重板、螺栓、螺母、垫片等。

碳/碳化硅（C/SiC）复合材料具有C/C复合材料的一系列优点，且克服了C/C复合材料在氧化气氛中易氧化失效的缺点，其抗氧化性能要远远优于C/C复合材料，可应用于再入飞行器、空间反射镜、装甲防弹等领域。

随着SiC纤维制备技术的不断突破，SiC/SiC陶瓷基复合材料作为后起之秀，与C/SiC复合材料相比，其增强相SiC纤维具有高强高模、耐高温、抗蠕变、耐腐蚀、材料热膨胀系数小及更佳的抗氧化性等优点，同时克服了碳化硅陶瓷断裂韧性低和抗冲击性能差的缺陷，是目前国际公认的最有潜力的发动机热结构材料之一。

我国高性能陶瓷基复合材料

仍处于追赶先进阶段

党的十八大以来，我国组织实施了“国家重点研发计划”“两机专项”等系列项目研究，重组、组建了“中国航发集团”“中航复材中心”等研发队伍与基地，取得了一系列的成果。但是我国在高性能碳纤维、SiC纤维制备技术的开发方面与西方发达国家仍存在10 15年的差距。以美国为首的西方发达国家，SiC陶瓷基复合材料已广泛应用于燃烧室内衬套、燃烧室筒、翼或螺旋桨前缘、喷口导流叶片、涡轮叶片、涡轮壳环等热端部件，而我国虽然已成功研制出多种SiC陶瓷基复合材料构件，但仅有少数C/SiC、SiC/SiC结构件通过试车和考核，离批量应用尚存在距离。可以说我国高性能陶瓷基复合材料仍处于追赶先进的研制阶段。

本文原载于《中国建材报》3月28日11版

责编：丁涛

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监审：韩凤凤