韧性陶瓷具有怎样的特点

经过特殊处理的韧性陶瓷，还有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。如果用它来做菜刀、剪刀、锯、斧头等日用工具，其坚硬程度可与钢铁制品相媲美，而且不会生锈，更适合切生吃食物和熟食。另外，韧性陶瓷还可以用于制造防弹盔甲、人造骨骼、人造关节和手表外壳等。

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。

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。

第一，由于陶器的烧成温度比较低，通常在800~1000℃，因此气孔率比较高。在陶器碎片的断面上，不难看见许多小孔洞，且组成陶器的颗粒也比较粗大。瓷器的烧成温度虽然要比陶器高得多（通常为1200~1400℃），组成的结构也比陶器细密多了，用肉眼可能看不出有什么细微的缺陷，但是，如果你通过显微镜观察，在瓷器碎片的断面上，就可以看到有许多细微的伤痕、裂纹、气孔、夹杂物。要是你把瓷器碎片放在倍数更大的电子显微镜下，那么，你还可以发现瓷器在晶体结构方面的缺陷，例如空位、位错等。而所有这些细微的裂纹、气孔、夹杂物、晶体缺陷和表面伤痕，都可能成为陶瓷裂纹的发源地。

第二，由于陶瓷属于脆性材料，一旦出现裂纹，它不像金属那样具有塑性变形能力，所以，只好"打破沙锅（纹）到底"了。至于在热冲击的条件下，由于陶瓷的导热性较差，热膨胀系数大，热应力由此增加，因此，裂纹的扩展速度更会进一步加剧。在日常生活中，如果我们用砂锅炖（煮）食物，只能用文火慢慢加温，要是一开始就用猛火急烧，就会出现砂锅炸裂事故。即使是烧好后，也不能用水急冷。

那么采用什么具体办法才能制造出不怕撞击、不怕猛火急烧成韧性陶瓷呢？

所谓韧性陶瓷，必须克服普通陶瓷脆性这一缺点。经过许多科学家的不懈努力，现在人们终于找到了克服陶瓷脆性的“药方”。

首先，从改善内部结构着手。研究表明，在氧化锆陶瓷的原料中，添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉未，经高温烧制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆便生成两种晶体，它们叫立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体便变成一种单斜晶体，体积迅速"膨胀"。由于晶体的体积急速增大，进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样，陶瓷就不会破裂了。

其次，可在改善陶瓷的表面状态方面下功夫。一般说来，陶瓷的断裂大部分从表面的缺陷开始，因此，改善陶瓷的表面状态，犹如为防止陶瓷的破损设下了第一道屏障。具体方法为：通过化学或机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷：对氮化硅、碳化硅等非氧化物，只要通过控制表面氧化技术，便可消除表面缺陷或者使裂纹尖端变纯；通过热处理也可达到表面强化和增韧的目的。

第三，将纤维均匀地分布于陶瓷原料之中，以提高陶瓷的强度和韧性。其原理与我们在石灰石加入纸筋相类似。这是因为，将纤维加入陶瓷料中，具有三大作用：纤维不易拉断，在工作时可承担大部分外加负荷，从而减轻了陶瓷负担，进而使裂纹不易产生；纤维与陶瓷体结合在一起以后，具有很大的摩擦力，于是陶瓷的韧性可大大提高。即使陶瓷出现了细微裂纹，纤维也能将它们紧紧拉住，使裂纹不至于进一步扩展开来。韧性陶瓷可以制成陶瓷榔头、陶瓷菜刀、陶瓷剪刀等工业产品和生活用具。从外观上看，这些陶瓷制品与普通的钢铁制品并没有什么不同，只是毫无钢铁的成分。

韧性陶瓷除了不怕撞击不怕摔打的优点以后，还具有强度大、硬度高，抗化学腐等优点。它除了可以制作榔头和刀剪以外，还可以制造开瓶器、螺丝刀、斧头、锯子等器具。至于说到这些新产品的长处，那是显而易见的；用陶瓷菜刀切食物。不会在食物上留下令人讨厌的铁腥味，它特别适合于生吃的食物和熟食；陶瓷剪刀的锋利程度不亚于钢制剪刀，可以用来截剪纸张、绸布等。由于它不会带磁性，因此特别适宜于剪接录音磁带和录像磁带。韧性陶瓷还可以用来制作手表壳，制造加工金属用的切削工具、防弹盔甲、人造骨骼和关节。不过，科学家对韧性陶瓷最感兴趣的是利用它代替金属材料制造发动机。近几年，伊朗的建筑卫生陶瓷工业发展很快，但制造墙地砖及卫生洁具的设备则全部依赖进口，大多来自意大利和德国。伊朗工业部正在大力扶持国内的陶瓷机械及配套产品的开发，自1999年开始，进口陶机类产品受到严格的限制。所以有关专家指出，若能在伊朗开发陶瓷机械产品，必将大有前途。

大家都知道天然氧化铝是刚玉，莫式硬度为9，立方氧化锆的莫式硬度为8.5，但是从工业耐磨陶瓷防磨使用的角度来看，并非硬度越高越好，还要看陶瓷韧性，硬度和韧性都要高，才能说是最好的耐磨陶瓷。并不是说氧化锆陶瓷就不如氧化铝陶瓷，氧化锆陶瓷在高温下的晶格相非常稳定，还原到常温下氧化锆陶瓷晶格就受损。因此常温下就纯氧化铝和纯氧化锆来说氧化铝的硬度更高，理论也就更耐磨。但是氧化铝耐磨陶瓷是混合体，它是经过人工配料然后干压成型、烧结1680℃而成的，并非纯纯的刚玉。因此要看陶瓷的氧化铝含量，有的厂家有85%氧化铝陶瓷，92%氧化铝陶瓷，95%氧化铝陶瓷，99%氧化铝陶瓷等多种陶瓷，精城耐磨陶瓷在这个耐磨陶瓷行业研究很深很专业，精城生产的耐磨陶瓷洛氏硬度为HRA82-90，断裂韧性KIC≥7.5Mpa.m1/2，硬度仅次于金刚石。

增韧氧化铝陶瓷是在氧化铝的基础上增加一定的氧化锆陶瓷配料，耐磨性和韧性介于氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷之间，因为氧化锆陶瓷的价格较高，使用者一次性投入比较大，生产使用最多的厂家主要是欧美企业和澳大利亚必和必拓等大集团。

而氧化锆陶瓷在高温下的晶格稳定，一到常温下晶格相就受损，所以94.4%的氧化锆在常温下达到稳定状态必须添加5.6%稳定剂（稀土等），粉末干压成型，烧结1560℃而成，硬度和韧性就会超过99%氧化铝陶瓷，它的耐磨性和抗冲击性就超过了99%氧化铝陶瓷。如果不添加稳定剂，陶瓷就容易开裂，所以氧化锆球作为研磨材料，是因为它具备硬度和韧性都很大的。

所以特瓷的耐磨陶瓷的特点突出，如下：

1.硬度高，耐磨性能优异

氧化铝陶瓷采用95%AL2O3添加多种耐磨材料的独特配方，氧化铝95%、 Cr2O31.5%、TiO20.3%、 SiO21.8%、 Fe2O30.2%、 Na2O0.2%、稀土1%。100吨干压成型，具有密度大、韧性高、耐磨损等特点。经中科院上海硅酸盐研究所检测，精城特瓷生产的耐磨陶瓷的耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。

2.韧性强（抗冲击性能优异）

一般公司达不到，湖南精城公司生产的耐磨陶瓷在配方中引入了与Al2O3晶格很相近的Cr2O3和TiO2，同时添加了从日本东芝公司引进的ZnO晶须，在烧结过程中与Al2O3形成固熔体，起到细化晶粒，促进烧结和提高断裂韧性的作用，氧化铝断裂韧性达到KIC≥4.8Mpa.m1/2，氧化锆陶瓷的断裂韧性KIC≥7.5Mpa.m1/2，同时，陶瓷下面增加橡胶层弹性好，对大块物料的冲击具有良好的缓冲能力。

3.值得一提的是：

如果在离心作用力下工作的研磨介质材料最好选用氧化锆，其单斜晶型密度为5.85。而氧化铝的密度只有3.9-4.0。因此选氧化锆做研磨介质会产生更大的剪切力，提高研磨效率。

如果做为研磨罐，或轴承等部件的材料，则选择硬度更高的高纯氧化铝陶瓷效果会更好。如果需要的话，可以登录精/城/特/瓷 /公 司 网站查询电话找/魏/经理。

氧化铝耐磨陶瓷复合衬板执行的标准的GB/T27979-2011，图书书名：GB/T27979-2011氧化铝耐磨陶瓷复合衬板 出 版 社：中国标准出版社 标准号：GB/T27979-2011 书本开数：16开。可以到书店购买。

陶瓷刀片是以陶瓷为主材料的，不添加其他元素，金属陶瓷刀片则是添加了金属元素.

陶瓷刀片比金属陶瓷刀片硬度高而金属陶瓷刀片比陶瓷刀片韧性好。

陶瓷刀片里面只含有陶瓷而金属陶瓷刀片里面是金属和陶瓷混合在一起的。

金属陶瓷刀片只针对钢件铸铁加工 。

陶瓷刀片是采用高科技纳米技术制作的新型刀片，锋利度是钢刀的十倍以上，因此陶瓷刀具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化等特点。

陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀。陶瓷刀号称“贵族刀”，作为现代高科技的产物，具有传统金属刀具所无法比拟的优点；采用高科技纳米氧化锆为原料，因此陶瓷刀又叫“锆宝石刀”，它的高雅和名贵可见一斑。

新型陶瓷，必须克服普通陶瓷脆性这一漏洞。许多科学家经过不懈努力，使人们找到了克服陶瓷脆性的药方。

首先，从改善内部结构着手。研究表明，在氧化锆陶瓷的原料中，添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉末，经高温烧制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆便生成两种晶体，它们被称为立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体便变成一种单斜晶体，体积迅速“膨胀”。由于晶体的体积急速增大，可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样，陶瓷就不会破裂了。

其次，可在改善陶瓷的表面状态方面下工夫。通常情况下，陶瓷的断裂大都从表面的缺陷开始，所以，改善陶瓷的表面状态，犹如为防止陶瓷的破损设下了第一道屏障。改善的具体方法为：通过化学或机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷；对氮化硅、碳化硅等非氧化物，只要通过控制表面氧化技术，便可消除表面缺陷或者使裂纹尖端变钝；要想达到表面强化和增韧的目的，也可以通过热加工来完成。

第三，将纤维均匀地分布于陶瓷原料之中，以提高陶瓷的强度和韧性。其原理与我们在石灰中加入纸筋相类似。这是因为，在陶瓷原料之中加入纤维，具有三大作用：①纤维不易拉断，在工作时可承担大部分外加负荷，从而减轻了陶瓷的负担，进而不易产生裂纹；②纤维与陶瓷体结合在一起以后、具有很大的摩擦力。于是，就可以加强陶瓷的韧性了；③即使陶瓷内出现了细微裂纹，纤维也能将它们紧紧拉住，不至于进一步扩展开来。

新颖陶瓷可以制作成陶瓷榔头、陶瓷菜刀、陶瓷剪刀等工业产品和生活用具。从外观上看，这些陶瓷制品与普通的钢铁制品并没有什么不同，只是毫无钢铁的成分。

“新型陶瓷”又称“韧性陶瓷”。韧性陶瓷除了不怕撞击不怕摔打的优点以外，还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。它除了可以制作榔头和刀、剪以外，还可以制造开瓶器、螺丝刀、斧头、锯子等器具。

用韧性陶瓷制作的这些新产品的长处是显而易见的：用陶瓷菜刀切食物，不会在食物上留下令人讨厌的铁腥味，它特别适合于切生吃的食物和熟食；陶瓷剪刀的锋利程度不亚于钢制剪刀，还可以用来裁剪纸张、绸布等；由于它不会带磁性，因此特别适宜于剪接录音磁带和录像磁带。

韧性陶瓷还可以用来制作手表壳，制造加工金属用的切削工具、防弹盔甲、人造骨骼和关节等。不过，材料科学家对韧性陶瓷最感兴趣的是利用它代替金属材料制造发动机。