特种陶瓷简介 读完秒懂特种陶瓷

（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。

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、建筑卫生陶瓷： 如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁具等；

2、化工（化学）陶瓷： 用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等；

3、电瓷： 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等；

4、特种陶瓷： 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。

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。

根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应用。

2氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用。