金属陶瓷材料
一、金属陶瓷的定义
材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础。正是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料已成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机高分子材料以后，金属陶瓷材料正以其卓越的性能、繁多的品种和广泛的用途进入各行各业，其发展之快，作用之大，令世人瞩目。金属陶瓷材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，在众多场合已被作为新材料的代名词，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防所不可缺少的重要部分，引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把金属陶瓷材料作为本国高技术发展的一个重要领域。
图1 金属陶瓷复合材料性能图
1、金属陶瓷的概念
金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。从金属陶瓷英文单词Cermets来，是由Ceramic（陶瓷）和Metal（金属）结合构成的。金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。由于“金属陶瓷”和“硬质合金”两个学科术语没有明确的分界，所以具体材料也很难划分界线，从材料的组元看，“硬质合金”应该归入“金属陶瓷”，IE. Campbell就将“硬质合金”归入到“金属陶瓷”。
2、金属陶瓷的历史
WC-Co基金属陶瓷作为研究最早的金属陶瓷，由于具有很高的硬度（HRA80~92），极高的抗压强度6000MPa（600kg/mm2），已经应用于许多领域。但是由于W和Co资源短缺，促使了无钨金属陶瓷的研制与开发，迄今已历经三代：第一代是“二战”期间，德国以Ni粘结TiC生产金属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加Mo到Ni粘结相中改善TiC和其他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相，改单一相为复合相。又通过添加Co相和其他元素改善了粘结相。近年来，金属陶瓷研制的另一个新方向是硼化物基金属陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔点和优良的导电性，耐腐蚀性，从而使硼化物基金属陶瓷成为最有发展前途的金属陶瓷。
3、金属陶瓷的设计
为了使金属陶瓷同时具有金属和陶瓷的优良特性，首先必须有一个理想的组织结构，要达到理想的组织结构，得注意以下几个主要原则：
（1）金属对陶瓷相的润湿性要好。金属与陶瓷颗粒间的润湿能力是衡量金属陶瓷组织结构与性能优劣的主要条件之一。润湿能力愈强，则金属形成连续相的可能性愈大，金属陶瓷的性能愈好。
（2）金属相与陶瓷相应无剧烈的化学反应。金属陶瓷制备时如果界面反应剧烈，形成化合物，就无法利用金属相改善陶瓷抵抗机械冲击和热震的性能。
（3）金属相与陶瓷相的膨胀系数相差不可过大。金属陶瓷中的金属相和陶瓷相的膨胀系数相差较大时，会造成较大的内应力，降低金属陶瓷的热稳定性。
二、金属陶瓷的行业现状
金属陶瓷是一类非常重要的工具材料和结构材料，其用途极其广泛，几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域，对工业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用，对金属陶瓷的研究已成为材料领域一个非常重要的研究分支。
传统所说的WC-Co硬质合金，其实就是由陶瓷硬质相WC与金属Co相结合而成的，业内习惯将其称为硬质合金，而将TiC或Ti(C,N)基合金称为金属陶瓷。
1、中国硬质合金工业
1.1 产业分布、生产企业和研发机构
中国硬质合金工业起步较晚，新中国成立前没有硬质合金生产。经过60年从无到有、从小到大、不断发展，取得了很大进步，形成了生产、研发、贸易完整的工业体系，成为世界硬质合金第一生产大国。
中国硬质合金工业主要集中在湖南、四川，两省产量占全国总产量的54%，其次浙江、江西、福建、江苏和山东，产量为7%~10%。中国硬质合金企业众多，规模偏小，产业集中度不高，企业总数300多家，年产量超过2000吨的企业只有株硬和自硬两家公司，年产量超过100吨的企业不足50家。
表1 中国年产100吨以上硬质合金的主要生产企业
序号企业名称年产量（吨）所在地
1 株洲硬质合金集团有限公司3475 湖南株洲
2 自贡硬质合金有限责任公司2175 四川自贡
3 株洲长江硬质合金工具有限公司935 湖南株洲
4 浙江天石粉末冶金有限公司828 浙江乐清
5 厦门金鹭特种合金有限公司807 福建厦门
6 济南市冶金科学研究所704 山东济南
7 崇义章源钨业股份有限公司535 江西赣州
8 河北六隆硬质合金集团有限公司506 河北清河
9 苏州江钻新锐硬质合金有限公司423 江苏苏州
10 南昌硬质合金有限责任公司373 江西南昌
11 株洲精诚实业有限责任公司310 湖南株洲
12 浙江晶鑫合金有限公司300 浙江乐清
13 河源富马硬质合金股份有限公司263 广东河源
14 深圳金洲精工科技股份有限公司231 广东深圳
15 长沙中南凯大粉末冶金有限公司176 湖南长沙
16 长沙华信合金机电有限公司175 湖南长沙
17 无锡恒丰硬质合金制品有限公司171 江苏无锡
18 龙岩永发粉末冶金有限公司147 福建龙岩
19 临朐县卧龙硬质合金有限公司142 山东临朐
20 宝来德硬质合金（无锡）有限公司117 江苏无锡
21 烟台开发区东星工业有限公司117 山东烟台
22 台州三鑫硬质合金有限公司117 浙江台州
23 清河县金龙工贸有限公司金刚硬质合金厂110 河北清河
24 湖南世纪特种合金有限公司110 湖南衡阳
中国硬质合金企业的另一个特点是国有、民营、外商独资、中外合资合作等多种经济形式并存。近几年民营企业不断崛起，外资企业在中国的投资建成也逐渐增多，全球五大硬质合金刀片、工具及工程机械公司纷纷在中国落户。美国肯纳金属公司分别在上海浦东和天津开发区投资建厂，生产硬质合金刀片、钴头、
刀柄等；以色列伊斯卡金属切削集团在大连开发区独资建设集研发设计、生产制造于一体的经营机构——IMC国际金属切削大连有限公司，主要从事硬质合金刀具和相关产品的设计、开发及制造；山特维克集团分别在河北廊坊和上海嘉定设立工厂；意大利SAMP公司和上海工具厂有限公司合资在嘉定建厂；日本株式会社泰珂洛成立泰珂洛超硬工具（上海）有限公司合泰珂洛超硬工具（上海）有限公司天津分公司。
随着硬质合金工业体系的不断完善，中国逐步形成了企业、科研院所和高校相结合的多层次研究体系。企业建立了技术研发中心，国际研究机构设立了专门的粉末冶金或硬质合金研究室，高等院校设立了硬质合金材料、粉末冶金学科和重点实验室。迄今为止，中国从事硬质合金和粉末冶金新工艺、新设备、新产品研发、人才培养的高等院校和科研院所30余家，国家级企业研发中心及省级企业技术中心等20余个。
表2 中国主要硬质合金、粉末冶金科研院所及企业技术中心
序号企业名称所在地
1 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙
2 北京钢铁研究总院北京
3 北京有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所北京
4 北京工业大学教育部新型功能材料重点实验室北京
5 北京科技大学材料科学与工程学院粉末冶金研究所北京
6 广州有色金属研究院广州
7 西北有色金属研究院西安
8 上海材料研究所上海
9 核工业第八研究所上海
10 上海有色金属研究所上海
11 厦门钨业股份有限公司国家钨材料工程技术研究中心厦门
12 株洲硬质合金集团有限公司国家级技术中心株洲
13 江西稀有稀土金属钨业集团有限公司省级技术中心南昌
14 自贡硬质合金有限责任公司研发中心自贡
15 崇义章源钨业股份有限公司研发中心赣州
16 深圳金洲精工科技股份有限公司研发中心深圳
17 南昌硬质合金有限责任公司省级技术中心南昌1.2 中国硬质合金生产能力和实际产量
进入21世纪，中国硬质合金工业快速发展，硬质合金及半成品的生产能力和实际产量保持持续增长。
表3 中国硬质合金及半成品生产能力和实际产量（吨）
硬质合金APT（仲钨酸铵）钨粉
年份
产能产量产能产量产能产量2000 9000 8180 85000 31100 29000 3800 2005 28400 14473 131000 54762 53600 22081 2006 30700 14967 146500 51800 54600 20600 2007 33908 16500 162000 54900 57600 21900 2008 34900 16500 180000 52900 61600 24100 1.3 硬质合金主要原料供应
钨是生产硬质合金不可或缺的主要原料，硬质合金消耗钨大致占全国总消耗的51%。此外，合金钢占钨消耗30%，金属钨加工产品占13%，化工及其它占6%。
中国钨资源丰富，据国土资源部信息中心统计，截止2007年底，中国钨基础储量占全球的48.91%，居世界第一，为中国发展硬质合金提供了重要的资源基础。
金属钴也是硬质合金生产的主要原料之一，中国硬质合金企业每年消耗钴超过1500吨。而中国钴资源匮乏，主要产地在甘肃金川，加上每年回收钴2000吨，中国年产金属钴约为4000吨。国产钴除了其它行业应用外，远不能满足硬质合金生产的需要。因此中国每年要从南美和非洲进口钴精矿（折合金属量）1000吨以
上。
硬质合金所需的镍、钽、铌、钛等原料国内基本可以配套供应。
1.4 硬质合金品种及规格型号
按应用范畴分，中国硬质合金品种主要有切削刀具、凿岩和工程工具、耐磨零件三大类。其中切削工具占31%，凿岩和工程工具占30%，耐磨零件占39%。
按成分分，中国硬质合金主要有钨钴类、钨钴钛类、钨钴钛钽铌类、钢结合金类等。
按几何形状分，规格型号有3万多个，单重最小的在0.5g以下，最重的可达200多kg，尺寸最小的印刷板微钻可加工到直径小于0.1mm，最大的密封环直径超过500mm，最长的硬质合金棒可达1300mm。
1.5 硬质合金产值利税及出口创汇
中国硬质合金产量高，但产品附加值和技术含量不高。尽管产量居世界第一，但产值利税并不可观。中国硬质合金除了满足国内需求，还有一定数量出口量，近年来呈上升趋势。
表4 中国硬质合金行业产值利税及出口创汇
年份产值/万元利税/万元出口量/吨创汇/万美元2004 633133 52262.8 2447 7835
2005 906752 98123.71 2706 11553
2006 1112798 79730.3 3045 12508
2007 1338021 110171.3 3705 18788
2008 1275833 113305 3925 22799
2、碳化钛基金属陶瓷
碳化钛（TiC）具有高熔点、高硬度和高弹性模量，良好的抗热震性和化学稳定性，高温抗氧化性能仅低于碳化硅，碳化钛是硬质合金的重要原料，因此在结构材料中作为硬质相而被广泛用作制作耐磨材料、切削刀具材料、机械零件等，
还可制作熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚，透明碳化钛陶瓷是优良的光学材料。碳化钛优良的耐热冲击性能，使它适合于在中性或还原性气氛中用作特殊的耐火材料。
碳化钛基金属陶瓷，是一种由金属或合金同碳化钛陶瓷相所组成的非均质的复合材料，它既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又有较好的金属韧性，正是由于这些优良的物理化学性能使得碳化钛基金属陶瓷备受关注。
2.1 切削加工领域的应用
金属陶瓷刀具都具有高的硬度、红硬性和耐磨性、在高速切削和干切削时表现出优异的切削性能。新型碳化钛基金属陶瓷是近年来发展较快的一种刀具材料，其综合机械性能高，在相同的切削条件下，碳化钛基金属陶瓷刀具的耐磨性远远高于普通硬质合金。
2.2 航天航空工业方面的应用
从20世纪50年代开始，人们就开始了TiC-Ni系金属陶瓷在喷气发动机的叶片用高温材料的研究，发现TiC-Ni系金属陶瓷具有优良的高温力学性能和比重低的特点。但是，在烧结时由于镍不能完全润湿TiC，发生TiC颗粒聚集长大，导致材料的韧性很差，结果未达到作耐热材料使用的目的。TiC本身具有高硬度、高熔点、低比重、好的热稳定性，而金属铜具有优异的导电、导热性能和良好的塑性，有TiC和金属铜组成的TiC/Cu复合材料综合了两者的有异性，具有作为导电、导热材料、耐磨材料及火箭喉衬用材料的应用价值。
铁-镍作为粘结相的碳化钛复合材料由于受到高温脆性的限制，而使其在航空方面的应用受到了很大的限制，而研究发现铁-硅、铁-铝作为粘结相的碳化钛复合材料的高温性能大大优于铁-镍，大大提升了碳化钛材料在航空方面的应用实力。
2.3 其他方面的应用
金属陶瓷复合涂层能改变金属基体外表面的外貌、结构和化学组成，并赋予基体新的性能。金属陶瓷复合涂层既有金属的强度和韧性，又有陶瓷的耐高温等优点，是一种优异的复合材料，它已成功地应用航天、航空、国防、化工、机械、
电力和电子等工业。例如铝是有较好抗腐蚀性能的涂层材料，但纯铝涂层的抗磨性差。通过在纯铝中添加硬质陶瓷TiC第二相，就可具有优异的防腐蚀性能，还具有显著的抗磨和防润滑性能，应用于舰船夹板防滑，效果显著。
内衬金属陶瓷复合管具有比内衬陶瓷复合管更优异的性能。用自蔓延高温合成法离心铸造合成内衬陶瓷，可以作为抗腐蚀管道用于石油或化工产物、半产物的运输，也可作为抗磨管道用于矿山，选矿厂作矿浆运输管道，还可用于多泥砂水的输水管道。
建材工业和采矿工业的大型粉碎机锤头、大桥桥梁基础设施钻井钻头都需要高强度和高硬度的材料，把TiC高锰钢结硬质合金镶铸或焊接在耐磨构件的工作面上，其使用寿命较工业高锰钢同类产品提高5~10倍。
碳化钛基金属陶瓷复合材料具有特殊的优异性能，被认为是具有很大使用价值的先进材料，人们对它的研究也在不断深入，经过30多年的发展，已经开发了许多制备工艺。目前以TiC为基体的金属陶瓷复合材料，可代替WC-Co硬质合金而显著降低成本以及在各种强腐蚀性环境里应用以保护金属材料。
3、碳氮化钛基金属陶瓷
碳氮化钛基[Ti(C,N)]金属陶瓷是于1931年问世。1956年美国福特汽车公司Humenik发现在TiC-Ni基金属陶瓷中加入Mo后，可以改善Ni对TiC的润湿性，大大提高合金强度。1971年Kieffer等人发现在TiC-Mo-Ni系金属陶瓷中添加TiN，不仅可显著细化硬质相晶粒，改善金属陶瓷的室温和高温力学性能，而且还可大幅度地提高金属陶瓷的高温耐腐蚀和抗氧化性能，因此国内外对Ti(C,N)基金属陶瓷非常重视，进行了深入系统的研究。自20世纪80年代以来，Ti(C,N)基金属陶瓷获得了迅速的发展，世界各国硬质合金生产厂家先后推出了系列的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具。
30多年来，随着粉末冶金技术的发展，成分的演化趋于稳定，烧结技术不断更新，粉末粒径不断细化，Ti(C,N)基金属陶瓷发展到一个比较成熟的阶段。在日本，近年来Ti(C,N)基金属陶瓷材料已占可转位刀片的30%，我国在“八五”期间也
研制了多种Ti(C,N)基金属陶瓷刀具，而有部分上市产品，但性能欠稳定。进入21世纪，株洲硬质合金集团有限公司、华中科技大学等诸多企业和科研院所加大了研究力度，取得了长足进步，但与国际先进水平仍有一定差距。
3.1 Ti(C,N)基金属陶瓷组分和成分设计
由于过渡性金属碳化物、氮化物、碳氮化物，具有独特的物理性质，如高熔点、高硬度等，所以Ti(C,N)基金属陶瓷以Ti(C,N)为主要硬质相，添加WC、TaC、NbC等难熔金属碳化物，并以Ni、Mo等为粘结剂，形成典型的芯-环复合材料。
3.2 晶粒细化
在最近20年，特别是近10年里，晶粒细化已经成为Ti(C,N)基金属陶瓷发展的一个总要趋势。早在20世纪60年代，通过细化晶粒，获得高强度、高硬度、高耐磨性的超细WC-Co基硬质合金，广泛用于制造加工印刷电路板的微型钻头、打印针及各类切削刀具，大幅度提高了工具的寿命。但是对通过细化晶粒来提高金属陶瓷性能的报道很少。20世纪90年代，陆续出现了一些关于亚微米Ti(C,N)基金属陶瓷的报道。目前，许多学者希望通过细化晶粒获得优质金属陶瓷，并深化对机理的认识和研究。
3.3 烧结技术
烧结时Ti(C,N)基金属陶瓷生产过程的最后一道工序，也是最基本、最关键的一道工序，烧结前工序中的某些缺陷在一定范围内可以通过调整烧结工艺加以纠正，而由烧结造成的废品则无法挽救，因此烧结工艺和设备选择是否恰当，对烧结产品的质量有着决定性的影响。
长期以来，形成了多种烧结方法，较为传统的包括氢气烧结、真空烧结、热等静压烧结、真空后续热等静压、烧结热等静压等。80年代纳米结构问世以后，又逐渐形成了新型烧结方法，如微波烧结、放电等离子烧结等。
3.4 Ti(C,N)基金属陶瓷的应用
Ti(C,N)基金属陶瓷作为一种新型工具材料，可代替WC基硬质合金和TiC基金属陶瓷用于普通碳钢、合金钢和铸铁的加工和钢件的精铣。Ti(C,N)基金属陶瓷在高速切削条件下显示出很好的红硬性和优异的抗月牙洼磨损能力，是钢材高速
加工和半精加工较为理想的刀具材料。据报道，美国Carboly公司的金属陶瓷已采用Ti(C,N)作基础原料，在结合剂中减少镍的含量，增加钨的含量，从而使金属陶瓷的强度和耐磨性很好的结合起来。王全兆等采用烧结连接的方法制备出性能优异的Ti(C,N)基金属陶瓷，实现了其与不锈钢的连接，并成功应用在塑料切粒机上。
Ti(C,N)基金属陶瓷同时还具有良好的化学稳定性和耐蚀性能，其粘结相镍和钼是人体所需元素，所以Ti(C,N)基金属陶瓷是目前所有工业刃具材料中最有可能发展为新型外科刃具材料的候选之一。
Ti(C,N)基金属陶瓷还具有稳定的高温强度、良好的摩擦性能和耐酸碱腐蚀性能，可用于各类发动机的高温部件，如小轴瓦、叶轮根部法兰、偏心轮轴、热喷嘴以及活塞环等，也可用于石化工业中各种密封环和阀门，还适于用作各种量具，如滑规、塞规和环规等。
4、三元硼化物金属陶瓷
硼化物陶瓷是间隙相化合物，硼和硼之间可形成多种复杂的共价键，同时，硼又与许多金属原子可形成离子键，这一特点决定了硼化物具有高熔点、高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能，因此被广泛应用于硬质合金材料、耐磨材料、耐腐蚀材料及耐磨耐蚀的机械零件。近几十年来，世界各国都在加紧研究开发硼化物陶瓷及其复合材料。在硼化物陶瓷材料中，TiB2、ZrB2和CrB2等二元硼化物因其性能优异而被认为是最有希望得到广泛应用的硼化物陶瓷，尤其在耐磨耐蚀的机械工程领域应用前景被广大的专家学者看好。但是，由于TiB2等二元硼化物陶瓷和金属基体容易发生强烈的化学反应，从而使烧结性能恶化。经过多年研究，其实用化程度虽然在不断提高，但是与普通的碳化物基硬质合金相比，这类硬质材料的强度及断裂韧性值低，用作结构材料还存在很多问题。
上世纪80 年代，日本的To Y o Kohan公司开发了一种称为原位反应液相烧结三元硼化物的新型烧结工艺，成功地研制出了Mo2FeB2、Mo2NiB2、WCoB等三种三元硼化物基金属陶瓷。其中以Mo2FeB2为陶瓷相的材料具有很好的耐磨性；以Mo2NiB2为陶瓷相的材料有很高的耐腐蚀性；以WCoB为陶瓷相的材料有很好的
高温性能。
三元硼化物金属陶瓷作为结构材料，在钢铁工业上，主要用于不锈钢涂层，制备轧钢生产线用轧辊、导向辊等，大幅度提高零件的使用寿命。在航空、汽车和工具等行业，可以用于制备防弹体、各种耐磨耐腐蚀的辊道、衬板、阀门、风机、管道、模具和喷嘴等。三元硼化物金属陶瓷亦可以制备陶瓷刀具，用作高硬度钢的切割工具。
由于我国在近几年才开始研究三元硼化物金属陶瓷，目前主要集中对结构、性能和制备的研究，在工业领域的实际应用方面的研究还有待进一步深入。其存在的问题在于：一是由于三元硼化物金属陶瓷主要以钼粉、硼铁合金粉以及镍粉、铬粉为主要原料，生产成本高；二是所制备的三元硼化物金属陶瓷性能的可靠性和重现性差。为了研制具有工业应用价值的高性能和高可靠性产品，必须进一步提高其综合性能，尤其是烧结工艺的可靠性。
三、金属陶瓷的发展趋势
金属陶瓷的制备与应用涉及很多领域知识，如陶瓷工艺学、金属学、物理化学等相关科学技术。21世纪是高科技世纪，高科技的发展促进了金属陶瓷的发展。目前，金属陶瓷的发展主要集中在下列方向：
（1）新材料的研究与开发。为了适应工业技术的快速发展，根据不同的使用环境，各国科学技术工作者正积极从事金属陶瓷新材料的研制开发，主要包括三方面：硬质相正在向多样化方向发展，致力于开发新型硬质相和复合硬质相等；作为粘结相的金属或合金的种类不断增多，以资源丰富的金属代替资源短缺的金属（如用Fe和Ni代替Co）；相成分范围逐渐拓宽，硬质相和粘结相的含量不断地突破以前研究的范围。
（2）超细晶粒和纳米级金属陶瓷。近年来，从长期的生产经验和最新的研究发现，在金属陶瓷的成分中，当粘结相不变时，决定其力学性能的关键因素主要是材料中的硬质相的晶粒度。由于超细晶粒和纳米级金属陶瓷比常规金属陶瓷具
有更高的强韧性、硬度、耐磨性等综合性能，因此受到了世界各大工业大国的广泛关注。
（3）梯度金属陶瓷的应用开发。由于一些金属陶瓷制品在使用时，不同工作部位往往有着不同的性能要求，若采用现有的耐热金属、陶瓷或金属陶瓷等单一材料难以满足这种工作条件，而采用陶瓷金属层状结构又会引起界面处的热应力集中，这就需要开发热应力缓释型金属陶瓷，即梯度金属陶瓷，它是一种由于组织连续变化引起性能缓变的功能复合材料。这种材料可用作航天飞机的热防护材料，核反应堆的内壁材料，汽车发动机的燃烧室材料和梯度刀片材料等。
（4）金属陶瓷回收再利用问题。受环境保护和资源利用意识的影响，金属陶瓷的回收再利用的研究在不断地扩大和深入，但也存在一些问题，如有些国家利用回收再生料制造的金属陶瓷产品质量低劣，所以采用现代化技术和大规模生产模式实现资源的充分利用和经济效益的统一，已经成为金属陶瓷发展中不可忽略的问题。
（5）基础研究的发展。限制金属陶瓷更深发展的主要问题在于相关的基础研究相对落后，许多涉及材料本质的问题没有解决。近年来有关研究已经得到重视，相关理论也有了长足发展，主要集中在：①材料制备工艺过程机制；②通过控制工艺获得具有特定结构的材料；③材料结构形成机制；④制备工艺与性能的相互关系；
⑤金属与陶瓷的润湿性问题；⑥界面结构研究等一系列问题。
注释：
元素名称铁铜锌镁钼钨钛铬锆镍钴硅元素代号Fe Cu Zn Mg Mo W Ti Cr Zr Ni Co Si 元素名称铝铌钒钽碳氮硼
元素代号Al Nb V Ta C N B
金 属 陶 瓷 材 料 2014级材料一班 王倩文 1430140512
目录 一、金属陶瓷的定义 (3) 二、金属陶瓷的特点 (4) 1.金属对陶瓷相的润湿性好。 (4) 2.金属相与陶瓷相应无剧烈的化学反应 (4) 3.金属相与陶瓷相的膨胀系数相差不会过大 (4) 三、金属陶瓷的行业现状 (5) 1.中国硬质合金工业产业分布、生产企业和研发机构 (5) 2.碳化钛基金属陶瓷 (5) 2.1 切削加工领域的应用 (6) 2.2 航天航空工业方面的应用 (6) 2.3 其他方面的应用 (7) 3.碳氮化钛基金属陶瓷 (8) 3.1 Ti(C,N)基金属陶瓷组分和成分设 (8) 3.2 晶粒细化 (9) 3.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的应用 (9) 4.三元硼化物金属陶瓷 (10) 四、金属陶瓷的发展趋势 (11) 1.新材料的研究与开发。 (11) 2.超细晶粒和纳米级金属陶瓷。 (12) 3.梯度金属陶瓷的应用开发。 (12) 4.金属陶瓷回收再利用问题。 (12) 5.基础研究的发展。 (13)
材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础。正是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料已成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机高分子材料以后，金属陶瓷材料正以其卓越的性能、繁多的品种和广泛的用途进入各行各业，其发展之快，作用之大，令世人瞩目。金属陶瓷材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，在众多场合已被作为新材料的代名词，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防所不可缺少的重要部分，引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把金属陶瓷材料作为本国高技术发展的一个重要领域。 一、金属陶瓷的定义 金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。从金属陶瓷英文单词Cermets来，是由Ceramic（陶瓷）和Metal（金属）结合构成的。金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。由于“金属陶瓷”和“硬质合金”两个学科术语没有明确的分界，所以具体材料也很难划分界线，从材料的组元看，“硬质合金”应该
金属陶瓷材料． [长春工业大学] 金属陶瓷材料读书笔记
20090516 090201 胡冰 2013/3/14 摘要：介绍了Ti(C，N)基金属陶瓷的基本组成和结构，其组织性能及其影响因素，综述了Ti(C，N)基金属陶瓷的研究现状，指出了未来的发展方向和应用。 Ti(C，N)基金属陶瓷的基础研究与进展 前言 TiC—Ni金属陶瓷最早出现在1929年，作为WC—Co合金的替代材料，[1][2]。1956年，N)基金属陶瓷是1931主要用于切削加工年发明的。Ti(C，美国福特汽车公司Humenik发现在TiC—Ni基金属陶瓷中加入Mo后，可以[3]。1971年Kiefer发现在TiC改善Ni对的润湿性，大大
提高合金强度TiC—Ni基金属陶瓷中引入N，并同时加入MoC和Mo 粉，可使其获得更高的2硬度、耐磨性、抗弯强度，较好的切削性能和抗氧化能力。此后，Ti(C，N)基金属陶瓷的研究越来越多。因此国内外对Ti(C，N)基金属陶瓷非常重视，进行深入系统的研究。自2O 世纪8O年代以来，Ti(C，N)基金属陶瓷获得了迅速的发展，世界各国硬质合金厂先后推出了系列的Ti(C，N)[4]。基金属陶瓷刀具3O多年来，随着粉末冶金技术的发展，成分的演化趋于稳定，烧结技术的不断更新，粉末粒径的不断细化，Ti(C，N)基金属陶瓷的机械性能不断提高，Ti(C，N)基金属陶瓷发展到一个比较成熟的阶段。在日本，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具材料已占可转位刀片的30%。我国在“八五”期间也研制成功多种牌号的Ti(C，N)基金属陶瓷刀具，并批量上市，但[5]。性能不稳定Ti(C，N)基金属陶瓷作为一种新型的工具材料，具有密度低、室温硬度和高温硬度都优于WC基硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐磨性好等优点。其应用填补了WC硬质合金和陶瓷刀具之间高速精加工和半精加工的空白，既适用于高速精加工，又适用于半精加工和间断切削加 工，且切削速度高，表面质量好，刀具寿命长。Ti(C，N)基金属陶瓷也可以制成可转位刀片，用于精镗孔、精孔加工和以车代磨等精加工领域。 1 Ti(C，N)基金属陶瓷的发展 Ti(C，N)基金属陶瓷沿着三条主线发展：①组分和成分设计；②晶
本科课程论文题目陶瓷金属钎焊 院（系）化学学院 专业应用化学 课程材料化学 学生姓名金露 学号2011210521 指导教师王宏里 二○一三年十二月
陶瓷和金属钎焊技术 摘要：陶瓷与金属的钎焊技术是金属陶瓷材料得以发展和应用的关键技术之一。概述了陶瓷与金属钎焊的困难，阐述了陶瓷与金属钎焊的技术方法及其研究进展, 展望了陶瓷与金属钎焊技术的应用前景。 关键字：陶瓷金属钎焊 0 前言： 陶瓷材料具有优异的耐高温、耐磨损、抗腐蚀性能和密度低、绝缘性好的特点, 在汽车、军工、电子、航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而陶瓷塑性差、脆性高的特点一方面造成了形状复杂的陶瓷零件加工成型困难, 另一方面决定了其在单独使用过程中抵抗热应力和冲击载荷的能力差。根据使用要求选择有效的连接方法, 将陶瓷与金属连接起来获得陶瓷一金属复合构件, 能把二者的优点结合起来, 充分发挥陶瓷材料的优异性能并拓宽其应用范围。 其中钎焊就是把金属与陶瓷连接起来的一种方法。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。 1 陶瓷与金属钎焊的困难 异种材料钎焊存在很多困难：线膨胀系数不同容易引起热应力，异种材料焊接热影响区力学性能较差，特别是塑性和韧性下降；一种材料焊接接头容易产生裂纹甚至发生断裂。陶瓷与金属钎焊时由于陶瓷材料与金属原子结构之间存在本质上的差别，加上陶瓷本身特殊的物理化学性能，因此，陶瓷与金属的钎焊存在不少问题。由于普通金属钎料在陶瓷表面润湿性很差。因此提高钎料在陶瓷表面的润湿性是保证钎焊质量的关键。此外，金属和陶瓷物理性能、力学性能的不匹配也是影响钎焊的重要因素。具体体现为以下几个方面： （1）、陶瓷与金属钎料难润湿 熔点：陶瓷～2000℃；金属～1600℃ sg sg，sg sl （2）、陶瓷与金属的物理化学性质差异大 陶瓷CTE ～2；金属CTE 13～24 （3）、陶瓷的线膨胀系数比较小，与金属的线膨胀系数相差较大，陶瓷与金属焊
金属陶瓷材料
[长春工业大学] 金属陶瓷材料读书笔记 090201 20090516 胡冰 2013/3/14 摘要：介绍了Ti(C，N)基金属陶瓷的基本组成和结构，其组织性能及其影响因素，综述了Ti(C，N)基金属陶瓷的研究现状，指出了未来的发展方向和应用。
Ti(C，N)基金属陶瓷的基础研究与进展 前言 TiC—Ni金属陶瓷最早出现在1929年，作为WC—Co合金的替代材料，主要用于切削加工[1]。Ti(C，N)基金属陶瓷是1931年发明的[2]。1956年，美国福特汽车公司Humenik发现在TiC—Ni基金属陶瓷中加入Mo后，可以改善Ni对TiC的润湿性，大大提高合金强度[3]。1971年Kiefer发现在TiC —Ni基金属陶瓷中引入N，并同时加入Mo2C和Mo粉，可使其获得更高的硬度、耐磨性、抗弯强度，较好的切削性能和抗氧化能力。此后，Ti(C，N)基金属陶瓷的研究越来越多。因此国内外对Ti(C，N)基金属陶瓷非常重视，进行深入系统的研究。自2O世纪8O年代以来，Ti(C，N)基金属陶瓷获得了迅速的发展，世界各国硬质合金厂先后推出了系列的Ti(C，N)基金属陶瓷刀具[4]。 3O多年来，随着粉末冶金技术的发展，成分的演化趋于稳定，烧结技术的不断更新，粉末粒径的不断细化，Ti(C，N)基金属陶瓷的机械性能不断提高，Ti(C，N)基金属陶瓷发展到一个比较成熟的阶段。在日本，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具材料已占可转位刀片的30%。我国在“八五”期间也研制成功多种牌号的Ti(C，N)基金属陶瓷刀具，并批量上市，但性能不稳定[5]。 Ti(C，N)基金属陶瓷作为一种新型的工具材料，具有密度低、室温硬度和高温硬度都优于WC基硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐磨性好等优点。其应用填补了WC硬质合金和陶瓷刀具之间高速精加工和半精加工的空白，既适用于高速精加工，又适用于半精加工和间断切削加
斯利通关于陶瓷表面金属化的应用与研究现代新技术的发展离不开材料，并且对材料提出愈来愈高的要求。随着材料科学和工艺技术的发展，现代陶瓷材料已经从传统的硅酸盐材料，发展到涉及力、热、电、声、光诸方面以及它们的组合，将陶瓷材料表面金属化，使它具有陶瓷的特性又具有金属性质的一种复合材料，对它的应用与研究也越来越引起人们重视。 通过化学镀、真空蒸镀、离子镀和阴极溅射等技术，可以使陶瓷片表面沉积上Cu、Ag、Au等具有良好导电性和可焊性的金属镀层，这种复合材料常用来生产集成电路、电容等各种电子元器件。作为集成电路的方面，是将微型电路印刷在上面，用陶瓷做成的基片具有导热率高、抗干扰性能好等优点。随着电子工业、计算机的飞速发展，集成电路变得越来越复杂，包括的装置和功能也是越来越多，这样就要求电路的集成化程度越来越高。此时使用陶瓷金属化的基片能够大幅提高电路集成化，实现电子设备小型化。 电容器作为一种重要的电气件，它在电子工业和电力工业都有着很重要的用途。其中陶瓷电容器因具有优异的性能而占有很重要的地位，目前它的产销量是很大的，而且每年还在递增。 电子仪器在工作时。一方面向外辐射电磁波，对其他仪器产生干扰，另一面还要遭受外来电磁波的干扰。当今电子产品的结构日益复杂，品种与数量日益增多，灵敏度日益提高，所以电磁干扰的影响也日益严重，已经引起了人们的重视。 在电磁屏蔽领域，表面金属化陶瓷同样发挥着重要的作用，在陶瓷片表面镀上一层 Co-P和Co-Ni-P合金，沉积层中含磷量为0.2%-9%，其矫顽磁力在200-1000奥斯特，常作为一种磁性镀层来应用，由于其抗干扰能力强，作为最
高等级的屏蔽材料，可用于高功率和非常灵敏的仪器，主要用在军工产品上面。 陶瓷金属化在工艺上有化学镀、真空镀膜法、物理蒸镀法、化学气相沉淀法及喷镀法，再就是最新的离子化镀层法，像激光活化金属化技术，其优点明显： 1、结合力强，激光技术使金属层的结合强度可以达到45Mpa； 2、不管被镀物体形状如何复杂都能得到均匀的一层镀层； 3、成本大幅降低，效率提高； 4、绿色环保无污染。 陶瓷金属化作为一种新型材料具有许多独特的优点，它的应用和研究只是刚刚起步，还有非常大的发展空间，在不远的将来，陶瓷金属化材料必将大放光彩。
第六章 金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器 第一节金属包装材料与容器 金属材料（metal m aterial ）用于食品包装有近200年的历史，是现代最重要的四大包装材料之一。 金属包装材料以金属板或箔材为原材料，再加工成各种形式的容器来包装食品。 金属包装材料的性能 1、高阻隔性能；阻隔气、汽、水、油、光的透过 2、优良的机械性能；抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度 3、容器成型加工性好且生产效率高 4、具有良好的耐高低温性, 良好的导热性、耐热冲击性 5、表面装饰性好 6、包装废弃物易回收处理。 缺点：化学稳定性差，不耐酸碱腐蚀； 价格较贵；重量较大。 食品包装常用金属材料主要分类 1 、钢基包装材料 镀锡薄钢板(马口铁)、镀铬薄钢板（TFS 板）、 涂料板、镀锌板、不锈钢板。 2 、铝质包装材料 铝合金薄板、铝箔、铝丝等。 一、镀锡薄钢板（马口铁tinplate ） 镀锡薄钢板是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品，简称镀锡板，俗称马口铁板。它大量用于制造包装食品的各种容器，也可为其他材料制成的容器配制容器盖或底。 镀锡板由五部分组成，由内向外依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜组成。 (一)镀锡薄钢板（马口铁tinplate ）） 镀锡薄钢板结构组成
T 50 可塑性好，用于拉伸容器如拉伸罐罐身。 T 52 拉伸性能中等，稍有刚性用于盖、圆环、螺旋盖、一次拉伸罐 T 57 刚性好，可用于大直径瓶盖、皇冠盖。T61 刚性稍高，可用于较大容器罐身、罐盖、罐底。 T 65 刚性高，可用于三片罐的罐身、罐盖、罐底。T 70 刚性很强，用于罐底、盖。 镀锡薄钢板的性能与使用 镀锡板由于露铁点等因素，具有的耐腐蚀性有时不能满足某些食品的需要，采用镀锡板上涂覆涂料，将食品与镀锡板隔离，以减少它们的接触反应。如富 含蛋白质的鱼、肉食品在高温加热中蛋白质分解产生硫化氢对镀锡罐产生化学腐蚀作用，与露铁点发生作 用形成硫化铁，将对食品产生污染；高酸性食品对罐壁腐蚀产生氢胀和穿孔；有色果蔬因罐内壁溶出二价锡离子的作用将发生褪色现象等等。 （二）涂料镀锡板 镀铬板是由钢基板、铬层、水合氧化铬层和油膜构成。 （一）镀铬薄钢板TFS （tin of free steel ） 二、无锡薄钢板 各层成分成分厚度性能特点 油膜 水合氧化铬层金属铬层 钢基板葵二酸二辛酯 水合氧化铬金属铬低碳钢 22mg/m 27.5～27mg/m 2 32.3～140mg/m 2制罐用0.2～0.3mm 防锈、润滑 保护金属铬层，便于涂料和印铁，防止产生孔眼 有一定腐蚀性，但比纯锡差 提供板材必须的强度，加工 性良好 镀铬板各层厚度、成分及性能特点 镀铬薄钢板性能与使用 （1）机械性能与镀锡钢板相差不大；（2）耐腐蚀性 有较好的耐腐蚀性，但比镀锡板稍差。 （3）加工性能镀铬板不能锡焊，制罐时接缝需采用熔接或黏结。适宜用于制造罐底、盖和两片罐。（4）价格便宜镀铬板加涂料后具有的耐腐蚀性比镀锡板高，价格便宜低10%左右，具有较好的经济性，其使用量逐渐扩大。
陶瓷金属化产品与普通pcb板对比分析 当今是互联网时代，各种大数据一应俱全，在我们选择商品时，我们都会根据互联网给我们提供的大数据对要选择的产品进行详尽的分析，通过数据的对比，可以选择到更加适合自己的产品。陶瓷金属化产品和市面上普通的pcb板的竞争已经趋于白热化，现在我们就拿市面上最常见的pcb板和陶瓷金属化产品进行比较，来简要分析一下为什么后起之秀——陶瓷金属化产品有这么强的市场竞争力的原因。 原材料价格对比 材料价格是生产厂家和销售商获取利润的一大方面。市面上的普通PCB板根据材质不同价格也会相应不同。例如94VO纸基板FR-4价格在110~140元/平米其厚度，当然CEM-1 94HB单面纸基板价格也在500元/平米。普通的玻纤板价格则会相对较低，例如FR-4玻纤板在0.3-0.5mm价格在40~50元/平米。环氧树脂基板价格和化纤板的价格相差还不大。环氧树脂3mm黄色纤维板也在20元/Kg.当然如果选用的板材面积较大，其价格也会相对的发生变化例如：3mm 500*1000的黄色环氧树脂价格则是50元/张。这俩面产生的价格差异也是根据板材的厚度，大小，以及不同的工艺也会产生差异。 当今陶瓷板的价格也是参差不齐，他根据陶瓷板的厚度，材质，以及生产工艺的不同，所需要的价格也大不相同。其中陶瓷板子分为92氧化铝陶瓷板，95氧化铝陶瓷板，96氧化铝陶瓷板，99氧化铝陶瓷板.当然还有氮化硅陶瓷板，以及99氮化铝陶瓷板，在这些陶瓷版俩面跟据跟据陶瓷板的厚度以及大小进行定价。例如40*40*2mmIGBT基板每片在3元左右。氮化铝陶瓷板价格就会相对昂贵。0632*0.632*0.2mm氮化铝陶瓷般的价格基本在200元左右。 单纯从价格对比来说同体积普通的pcb板的价格相对于陶瓷板就便宜很多了，相对来说选用普通的pcb基板就要经济实惠多了。但是今年7月初，山东金宝、建滔、明康、威利邦、金安国纪等数家公司先后发布铜箔、覆铜板等涨价通知，上涨情况为：铜箔每吨上调1000-2000元，纸板上调10元/张，绝缘玻纤ccl上调5元/张，板料上调5元/张。7月底，福建木林森照明、东成宏业、摩根电子、海乐电子等多家PCB企业发布线路板涨价通知，涨幅几乎是清一色的10%。虽然普通的pcb基板所选用的材料经济实惠，但是经过这么大幅度的涨价显然是在抬升相应产品的价格，压缩了pcb基板的利润。 材料性能对比 在普通的pcb板材都是采用纸板，环氧树脂，玻纤板，除了玻纤板，其余的都是有机物。因此在宇宙射线上的照射下容易发生化学反应，改变其分子结构，使产品发生形变，因此是无法运用在航空航天的。 普通的pcb基板相对于陶瓷来说密度较小，重量较轻，利于远距离的运输。纸板和环氧树脂板韧性高，不易碎。 但是普通的pcb板所都耐不住高温，纸的着火点在在130℃，是相当低的，即使是添加
金属陶瓷材料 一、金属陶瓷的定义 材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础。正是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料已成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机高分子材料以后，金属陶瓷材料正以其卓越的性能、繁多的品种和广泛的用途进入各行各业，其发展之快，作用之大，令世人瞩目。金属陶瓷材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，在众多场合已被作为新材料的代名词，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防所不可缺少的重要部分，引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把金属陶瓷材料作为本国高技术发展的一个重要领域。 图1 金属陶瓷复合材料性能图
1、金属陶瓷的概念 金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。从金属陶瓷英文单词Cermets来，是由Ceramic（陶瓷）和Metal（金属）结合构成的。金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。由于“金属陶瓷”和“硬质合金”两个学科术语没有明确的分界，所以具体材料也很难划分界线，从材料的组元看，“硬质合金”应该归入“金属陶瓷”，IE. Campbell就将“硬质合金”归入到“金属陶瓷”。 2、金属陶瓷的历史 WC-Co基金属陶瓷作为研究最早的金属陶瓷，由于具有很高的硬度（HRA80~92），极高的抗压强度6000MPa（600kg/mm2），已经应用于许多领域。但是由于W和Co资源短缺，促使了无钨金属陶瓷的研制与开发，迄今已历经三代：第一代是“二战”期间，德国以Ni粘结TiC生产金属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加Mo到Ni粘结相中改善TiC和其他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相，改单一相为复合相。又通过添加Co相和其他元素改善了粘结相。近年来，金属陶瓷研制的另一个新方向是硼化物基金属陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔点和优良的导电性，耐腐蚀性，从而使硼化物基金属陶瓷成为最有发展前途的金属陶瓷。 3、金属陶瓷的设计 为了使金属陶瓷同时具有金属和陶瓷的优良特性，首先必须有一个理想的组织结构，要达到理想的组织结构，得注意以下几个主要原则： （1）金属对陶瓷相的润湿性要好。金属与陶瓷颗粒间的润湿能力是衡量金属陶瓷组织结构与性能优劣的主要条件之一。润湿能力愈强，则金属形成连续相的可能性愈大，金属陶瓷的性能愈好。
陶瓷金属化技术-钼锰法 新型陶瓷常用的钼锰法工艺流程与被银法基本相似。其金属化烧结多在立式或卧式氢气炉中进行。采用还原气氛，但需要含微量的氧化气体，如空气和水汽等，也可采用H2、N2及H2O三元气体。金属烧结的温度，一般比瓷件的烧成温度低30~100℃。[钼锰法也是烧结金属粉末法最重要的一种。] 金属件的膨胀系数与陶瓷的膨胀系数尽可能接近，互相匹配，封包陶瓷的金属应有较高的温度系数，封接与陶瓷内的金属应有较低的温度系数。这样，陶瓷保持受压状态。 钼锰法的工艺流程图： 1、金属化用的原料的处理与配制 （1）钼粉：使用前先在纯，干的H2气氛中1100 ℃处理，并将处理过的钼粉100g加入500ml
无水乙醇中摇动一分钟，然后静置三分钟，倾出上层的悬浮液，在静止数小时使澄清，最后取出沉淀在40 ℃下烘干。 （2）锰粉：电解锰片在钢球磨中磨48小时，以磁铁吸去铁屑，在用酒精漂选出细颗粒。（3）金属化涂浆的配制与涂制：取100g钼锰金属的混合粉末（钼：锰=4：1），在其中加入2.5g硝棉溶液及适量的草酸二乙酯，搅拌均匀，至浆能沿玻璃棒成线状流下为准。每次使用前如稠度不合适，可再加入少量硝棉溶液或者草酸二乙酯进行调节。涂层厚度为50um。 金属化的机理：锰被水气中的氧气在800℃下氧化，高温下，熔入玻璃相中，减低其黏度。玻璃相渗入钼层空隙，并向陶瓷坯体中渗透。由于Al2O3在玻璃相中溶解-重结晶过程，因此在界面上往往存在大颗粒的刚玉晶体。氧化锰还能与Al2O3生成锰铝尖晶石，或与SiO2生成蔷薇辉石。 钼在高温下烧结成多孔体，同时钼的表面被氧化，并渗入到金属化层空隙的玻璃相中，被润湿和包裹，这样容易烧结，并向瓷体移动。 冷却后，经书相层就通过过渡区而与瓷坯紧密的结合。由于以上的高温反应在氧化铝瓷和钼锰金属化层之间形成有一厚度的中间层。金属化层厚度约为50um时，中间层约为30um，金属化层厚度增加，中间层厚度也增加。 2、上镍 在金属化烧成以后，为改善焊接时金属化层与焊料的润湿性能，许在上面上一层镍，可用涂镍再烧，也可用电镀的方法。 1，烧镍：将镍粉用上述钼粉漂选方法获得细颗粒，并采用和制金属化钼锰浆一样的方法制成镍浆，涂在烧好的金属化层上，厚度为40um，在980℃干H2气氛中烧结15分钟。 2，镀镍：在金属化层上电镀镍，周期短，电极上采用的镍板纯度为99.52%。 3、焊接 经金属化并上有镍的陶瓷，与金属焊接在一起，是在干燥H2保护下的立式钼丝炉中进香。与可伐合金焊接时焊料用纯银，与无氧铜焊接时，只能用银铜低共熔合金。 纯银焊料：一般采用0.3mm厚的薄片，或直径0.1mm的银丝，纯度为99.7%，焊接温度为030-1050℃ 银铜焊料：也可采用0.3mm厚的薄片，或直径0.1mm的银丝，成分为72.98%银，27.02%铜焊接温度为030-1050 ℃
金属陶瓷复合材料的应用 我公司提供以下热喷涂技术服务：修复各类设备主轴、曲轴以及所有轴的轴颈、轴承档、油封档、键槽的磨损、拉伤等缺陷。“锅炉四管”（水冷壁管、过热器管、预热器管和省煤器管）喷涂防护、循环硫化床锅炉、膜式壁热喷涂防护、风机叶片、拉丝塔轮、拨丝缸、水轮机的导风叶、水轮机叶片的迷宫环等部件的防汽蚀、防磨处理。大型液压油缸的陶瓷涂覆活塞杆和液压缸以及位置测量成套系统、化工泵中往复泵柱塞陶瓷涂层、机械密封环和轴套表面喷涂、陶瓷蝶阀密封面喷涂代替镶圈结构、高参数球阀喷涂陶瓷、在石油、天然气勘测和钻采过程中所用设备的关键部件如钻头、轴、轴套、灌浆泵等表面热喷涂防护。 在塑料工业设备中，塑料挤出机螺杆、塑料切碎机喷嘴、塑料薄膜生产辊。冶金工业中，连续退火炉辊、张紧辊和偏转器辊自清理炉辊、热浸镀锌用沉没辊、稳定辊等先进涂层。热轧无缝管顶头的表面强化涂层、铜合金热挤压模具强化涂层。在化纤工业中，各种槽辊、锭杯、牵伸辊、导丝辊、表面陶瓷涂层、造纸烘缸表面防腐防磨防护、上光砑光棍、纸浆真空吸水箱板、印刷工业中铸铁印刷滚表面喷涂防护、陶瓷网纹辊、电晕辊。 在玻璃工业中，铜电板的抗高温氧化保护涂层、喂料柱塞和喂料管、内燃机燃烧室的热障陶瓷涂层（汽缸盖底面、活塞底面、活塞顶面、汽门全部底面缸套、活塞环、水泵动密封环、气门顶杆、增压器涡轮） 热喷涂涂层工业应用介绍 随着涂层新材料和新工艺的不断涌现，热喷涂涂层已在国民经济各个工业部门广泛地应用。加之现代计算机技术、传感测试技术、自动化及机器人技术、真空技术与热喷泉涂技术的结合和渗透，使得热喷涂技术的深入发展和工业规模化生产均有大幅度的进步和提高。对未来热喷涂发展的方向以及市场与工业规模的预测为：技术附加值高、效益好的如生物工程，航空航天，工、模具，电子工业等，但规模相对较小；要求成本低的大规模产业如汽车工业和钢结构，但技术附加值低；应用面最广的仍是机械工业，包括石油化工、轻纺、能源、冶金、航空、汽车等也均属此范畴。 热喷涂技术能赋予各类机械产品，特别是关键零部件许多特种功能涂层，形成复合材料结构具有的综合作用，真正做到了“ 好钢用在刀刃上” ，是材料科学表面技术发展的一个方向。但热喷涂技术仅通过涂层在机械产品基体表面获得一定的特殊功能，而不能代替基材或提高产品的结构性能。 钢铁长效防腐蚀涂层 由于锌、铝、锌铝、铝镁涂层的电极电位均负于钢铁，故对钢铁结构能起到阴极保护作用。从20世纪40年代起，国外已将它们喷涂于钢铁构件上作为长效抗腐涂层。国内自70年代起开始推广应用，迄今成功的实例不胜枚举。目前大面积钢结构喷涂锌、铝涂层一般采用电弧喷涂工艺，局部辅助以氧乙炔火焰线材喷涂补遗。现在国内每年采用热喷涂大面积施工工程均在数百万平方米以上。
AlN陶瓷金属化研究进展 纪成光，杨德安 天津大学材料科学与工程学院，天津（300072） E-mail：sdjcg2008@https://www.doczj.com/doc/3712495375.html, 摘要：本文论述了AlN陶瓷表面金属化技术的进展，介绍了金属化的主要方法及其基本原理，比较了各种方法的优缺点，并扼要阐述了AlN陶瓷的金属化机理。 关键词：AlN陶瓷，金属化，气密性，结合强度 1. 引言 近年来，随着大规模集成电路以及电子设备向着高速化、多功能、小型化、高功率的方向发展，各种应用对高性能、高密度电路的需求日益增加[1～4]。然而，电路密度和功能的不断提高导致电路工作温度不断上升，为了防止元件因热聚集和热循环作用而损坏，对基板材料的低介电常数、低热膨胀系数、高热导率等方面提出的要求越来越严格。目前，市场上高热导率材料主要有BeO、SiC和AlN。 BeO作为封装材料性能优良，遗憾的是，BeO是一种有毒物质，目前许多国家已将BeO 列入禁用材料，对含有BeO的元件或系统的使用也有诸多限制；SiC导热率虽然高达 270W/m·K，但其介电常数大（约40，1MHz），大大限制了其在高频领域的应用，不宜作基板材料；AlN不仅有高的热导率（约为Al2O3的10倍），单晶AlN高达320 W/m·K，而且具有优异的高温绝缘性、低介电常数以及与Si相近的热膨胀系数（4.5×10-6/℃,可以减少因热应力作用引起的元件/基片界面的剥离故障），另外，从结构上看，A1N陶瓷基片在简化结构设计、降低总热阻、提高可靠性、增加布线密度、使基板与封装一体化以及降低封装成本等方面均具有更大的优势。因而，随着航空、航天及其它智能功率系统对大功率耗散要求的提高，A1N基片已成为大规模集成电路及大功率模块的一种重要的新型无毒基片材料，以加强散热、提高器件的可靠性[4～9]。 AlN作为基片材料用于微电子系统封装中，在其表面进行金属化是必要的。但是，AlN 瓷是由强共价键化合物烧结而成，与其他物质的反应能力低，润湿性差，金属化存在一定的困难[4,10,11]。近年来，随着研究的不断深入，AlN陶瓷金属化取得了一定的成效。目前，应用于AlN陶瓷金属化的方法主要有薄膜法、厚膜法、直接敷铜(DBC)法、化学镀法等。 2. 薄膜法 薄膜法是采用真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等真空镀膜法将膜材料和AlN瓷结合在一起。由于为气相沉积，原则上讲无论任何金属都可以成膜，无论对任何基板都可以金属化。但是，金属膜层与陶瓷基板的热膨胀系数应尽量一致，以设法提高金属膜层的附着力。目前，研究最多的是Ti浆料系统，Ti层一般为几十纳米，对于多层薄膜，则在Ti层上沉积Ag、Pt、Ni、Cu等金属后进行热处理。鲁燕萍[12]等人针对AlN陶瓷在微波管中的应用特点，采用磁控溅射镀膜方法在AlN陶瓷表面溅射不同的金属薄膜，并与无氧铜焊接，测试焊接体的抗拉强度并对陶瓷－金属接合界面用EDX谱进行了微观分析。研究发现：在真空度优于2×10-3Pa的条件下，溅射Ti，Cu，Mo和Ni层会发生不同程度的氧化，影响了焊接强度和气密性。采用Ti／Au双层膜金属化可以起到防止Ti膜氧化的作用，但不能阻止焊料对Ti膜的溶解粘附，因而虽保证了焊接气密性，但强度较低；Ti／Ag金属化可以阻止焊料对Ti层的侵蚀，但其本身和
陶瓷与金属焊接技术 陶瓷与金属焊接技术 Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷是一种颗粒型复合材料，是在ＴｉＣ基金属陶瓷的基础上发展起来的新型金属陶瓷。Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷具有高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等一系列优良综合性能，在加工中显示出较高的红硬性和强度，它在相同硬度时耐磨性高于ＷＣＣｏ硬质合金，而其密度却只有硬质合金的1/2。因此，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷刀具在许多加工场合下可成功地取代ＷＣ基硬质合金而被广泛用作工具材料，填补了ＷＣ基硬质合金和Ａｌ2Ｏ3陶瓷刀具材料之间的空白。我国金属钴资源较为贫乏，而作为一种战略性贵重金属，近年来钴的价格持续上扬，因此，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷刀具材料的研制开发和广泛应用，不仅可推动我国硬质合金材料的升级换代，而且在提高国家资源保障程度方面也具有重要的意义。 我们研制的是添加ＴｉＮ的Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷。由于ＴｉＣ比ＷＣ具有更高的硬度和耐磨性，ＴｉＮ的加入可起到细化晶粒的作用，故Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷可表现出比ＷＣ基或ＴｉＣ基硬质合金更为优越的综合性能。这种新型金属陶瓷刀具材料的广泛应用是以其成功的连接技术为前提的，国内外对陶瓷与金属的连接开展了不少的研究，但对于金属陶瓷与金属连接的技术研究较少，以致于限制了Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷材料在工业生产中的广泛应用。常用的连接陶瓷与金属的焊接方法有真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。在这些连接方法中，钎焊、扩散焊连接方法比较成熟、应用较广泛，过渡液相连接等新的连接方法和工艺正在研究开发中。本文在总结各种陶瓷与金属焊接方法的基础上，对金属陶瓷与金属的焊接技术进行初步探讨，在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和有待研究解决的问题，以期推动金属陶瓷与金属焊接技术的研究，进而推广这种先进工具材料在工业领域的应用。 Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷性能特点及应用现状 Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷是在ＴｉＣ基金属陶瓷基础上发展起来的一类新型工模具材料。按其组成和性能不同可分为：①成分为ＴｉＣＮｉＭｏ的ＴｉＣ基合金；②添加其它碳化物(如ＷＣ、ＴａＣ等)和金属(如Ｃｏ)的强韧ＴｉＣ基合金；③添加ＴｉＮ的ＴｉＣ ＴｉＮ(或ＴｉＣＮ)基合金；④以ＴｉＮ为主要成分的ＴｉＮ基合金。 Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷的性能特点如下： (1)高硬度，一般可达ＨＲＡ91～93.5，有些可达ＨＲＡ94～95，即达到非金属陶瓷刀具硬度水平。 (2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨损能力，在高速切削钢料时磨损率极低，其耐磨性可比ＷＣ基硬质合金高3～4倍。 (3)有较高的抗氧化能力，一般硬质合金月牙洼磨损开始产生温度为850～900℃，而Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷为1100～1200℃，高出200～300℃。ＴｉＣ氧化形成的ＴｉＯ2有润滑作用，所以氧化程度较ＷＣ基合金低约10%。 (4)有较高的耐热性，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷的高温硬度、高温强度与高温耐磨性都比较好，在1100～1300℃高温下尚能进行切削。一般切削速度可比ＷＣ基硬质合金高2～3倍，可达200～400ｍ/ｍｉｎ。 (5)化学稳定好，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷刀具切削时，在刀具与切屑、工件接触面上会形成Ｍｏ2Ｏ3、镍钼酸盐和氧化钛薄膜，它们都可以作为干润滑剂来减少摩擦。Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基合金与钢不易产生粘结，在700～900℃时也未发现粘结情况，即不易产生积屑瘤，加工表面粗糙度值较低。 Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷在具有良好综合性能的同时还可以节约普通硬质合金所必需的
陶瓷与金属焊接技术：金属陶瓷材料发展应用 的关键 （Jul 31 2007 03:37PM ） Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷是一种颗粒型复合 材料，是在ＴｉＣ基金属陶瓷的基础上发展起来的新型金属陶瓷。Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属 陶瓷具有高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等一系列优良综合性能，在加工中显示出较高的红硬性和强度，它在相同硬度时耐磨性高于ＷＣＣｏ硬质合金，而其密度却只有硬质合金的1/2。因此，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷刀具在许多加工场合下可成功地取代ＷＣ基硬质合金而被广泛用作工具材料，填补了ＷＣ基硬质合金和Ａｌ2Ｏ3陶瓷刀具材料之间的空白。我国金属钴资源较为贫乏，而作为一种战略性贵重金属，近年来钴的价格持续上扬，因此，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷刀具 材料的研制开发和广泛应用，不仅可推动我国硬质合金材料的升级换代，而且在提高国家资源保障程度方面也具有重要的意义。
我们研制的是添加ＴｉＮ的Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷。由于ＴｉＣ比ＷＣ具有更高的硬度和耐磨性，ＴｉＮ的加入可起到细化晶粒的作用，故Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷可表现出比ＷＣ基或ＴｉＣ基硬质合金更为优越的综合性能。这种新型金属陶瓷刀具材料的广泛应用是以其成功的连接技术为前提的，国内外对陶瓷与金属的连接开展了不少的研究，但对于金属陶瓷与金属连接的技术研究较少，以致于限制了Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金属陶瓷材料在工业生产中的广泛应用。常用的连接陶瓷与金属的焊接方法有真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。在这些连接方法中，钎焊、扩散焊连接方法比较成熟、应用较广泛，过渡液相连接等新的连接方法和工艺正在研究开发中。本文在总结各种陶瓷与金属焊接方法的基础上，对金属陶瓷与金属的焊接技术进行初步探讨，在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和有待研究解决的问题，
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3712495375.html, 金属与陶瓷的润湿性概述 作者：刘娟娟苟小斌 来源：《城市建设理论研究》2013年第24期 摘要：研究金属对陶瓷的润湿性对开发新型金属—陶瓷体系，探寻和发展材料的制备技术，制备高性能金属—陶瓷复合材料有着重要的现实意义。本文阐述了润湿性的分类、界面化学反应对金属—陶瓷润湿性和陶瓷材料性能的影响，并介绍了润湿性研究的实验研究方法，探讨改善润湿性的途径。 关键词：金属—陶瓷；接触角；化学反应；润湿性 中图分类号：TL25 文献标志码：A 文章编号： 1 引言 金属—陶瓷复合材料作为一种以一种或多种陶瓷相为基体，以金属或合金为粘结相的复合材料[1]，如何发挥其中陶瓷相基体的优良性能一直是科研人员研究的重点方向。其中陶瓷与 金属润湿性的好坏很大程度上决定了金属—陶瓷复合材料综合性能的发挥，因此金属—陶瓷复合材料研究的热点在于开发新型金属—陶瓷体系、改善金属—陶瓷界面结合状况以提高材料综合性能，这一切都是建立在金属对陶瓷具有良好的润湿性的基础之上。研究金属对陶瓷的润湿性对制备高性能金属—陶瓷复合材料有着重要的现实意义。金属陶瓷复合材料的研究还处于初期阶段。研究较多的有金刚石、石墨、SiC、Al2O3、ZrO2、TiC等陶瓷相和金属合金所组成 的体系。由于陶瓷和金属的晶体类型及物理化学特性的差异，两者的相容性很差，绝大部分液态金属都不能润湿陶瓷，因此如何改善金属与陶瓷的润湿性，从而改善材料的综合性能性能成为当前材料制备中的一个重要问题。 2 润湿性的分类 根据陶瓷—金属的界面结合情况，金属对陶瓷的润湿过程可分为非反应性润湿和反应性润湿。 非反应性润湿是指界面润湿过程中不发生化学反应，润湿过程的驱动力仅仅是扩散力及范德华力。其中液态金属的表面张力是决定液态金属是否能在固相陶瓷表面润湿的主要热力学参数。一般此类润湿过程进行得很快，在很短的时间内就能达到平衡；且温度和保温时间对润湿性影响不大。非反应性润湿体现出对体系成分的不敏感性。添加合金元素对改善金属—陶瓷润湿性有较大的影响，其机制为合金元素在液态金属表面及固—液界面的吸附和富集，降低了液态金属表面张力及固—液界面张力。如在Cu中添加Cr不但降低液态金属表面张力，且Cr在金属—陶瓷界面偏聚造成界面张力降低，从而有效地降低Cu对ZrO2的接触角。
陶瓷与金属的连接方法 陶瓷与金属的连接方法主要有：粘合剂粘接、机械连接、熔化焊、钎焊、固相扩散连接、自蔓延高温合成连接、瞬时液相连接等连接方法。将陶瓷与金属连接起来制成复合构件，可充分发挥两种材料的性能优点，对于改善结构件内部应力分布状态、降低制造成本、拓宽陶瓷材料的应用范围具有特别重要的意义。1、粘合剂粘接：是利用胶粘剂将陶瓷与金属连接在一起，主要应用于飞机的应急修理、炮弹与导弹的辅助件连接、涡轮和压缩机转子的修复等处。尽管粘接连接可以一定程度缓解陶瓷与金属间的热应力且工 艺简单、效率高，但接头强度通常小于100MPa，使用温度一般低于200℃，大多用于静载荷和超低静载荷零件。2、机械连接：机械连接是一种借助结构设计的连接方法，有螺栓连接和热套连接两种。机械连接由于方便已经在部分增压转子与金属的连接中应用。热套连接获得的接头具有一定的气密性，但仅限于低温使用，且这种接头具有较大的残余应力。3、钎焊连接：钎焊是最常用的连接陶瓷与金属的方法之一，它是以熔点比母材低的材料做钎料，加热到略高于钎料熔点的温度，利用熔化的液态钎料润湿被连接材料表面，从而填充接头间隙，通过母材与钎料间元素的互扩散实现连接。包括直接钎焊和间接钎焊。4、固相扩散连接：
是将被连接材料置于真空或惰性气氛中，使其在高温和压力作用下局部发生塑性变形，通过原子间的互扩散或化学反应形成反应层，实现可靠连接。按连接方式，可分为直接扩散连接和间接扩散连接。固相扩散连接适用于各种陶瓷与金属的连接，相对于钎焊连接，其具有连接强度高，接头质量稳定、耐腐蚀性能好，可实现大面积连接，且接头不存在低熔点钎料金属或合金，能够获得耐高温接头等优点。5、熔化焊：采用高能束具有加热和冷却速度快的优点，能在陶瓷不熔化的条件下使金属熔化，形成连接。熔化焊连接陶瓷和金属主要包括激光焊和电子束焊接。此法能获得高温下稳定的接头，但是需要对被连接材料进行预热和缓冷，而且陶瓷与金属组配相对困难，连接工艺参数难以控制，设备造价昂贵。6、瞬时液相连接：简称为TLP 连接或液相扩散焊，是在真空条件下，施加较小或不施加压力，当温度达到中间层熔点或中间层与母材元素通过互扩散形成低熔共晶 产物时，在中间层与母材之间形成液相薄膜，通过中间层降熔元素向母材扩散及母材中高熔点元素向液相中溶解，使液相层熔点不断升高，并在等温条件下凝固，最后经过均匀化形成致密接头。瞬时液相连接综合了钎焊和固相扩散焊的优点，已经成功应用在金属间化合物、先进陶瓷、耐热耐蚀超合金、单晶合金等多种先进材料的连接。7、自蔓延高温合成(SHS)连接：是在陶瓷和金属之间预置高温焊料，
陶瓷材料的力学性能 高分子091 项淼学号17 陶瓷材料 陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料 之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键 高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。 普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。 工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能： 耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。 硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。 常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点 陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。 如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织 晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂 （种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能） 陶瓷的分类 ※玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 ※陶瓷—普通陶瓷--日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔…… 特种陶瓷--电容器，压电，磁性，电光，高温…… 金属陶瓷--结构陶瓷，工具（硬质合金），耐热，电工…… ※玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷… 2. 陶瓷的生产 (1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合） 普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料） 特种陶瓷（人工的化学或化工原料--- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物） (2)坯料的成形（可塑成形，注浆成形，压制成形） (3)烧成或烧结 3. 陶瓷的性能 (1)硬度是各类材料中最高的。 （高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV） (2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢207000MN/m2) (3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。
金属陶瓷高分子材料的特点与应用 年级：专业：姓名：学号： 导论：金属陶瓷高分子材料的特点与应用；人类的生活与生存都离不开各种各样的材料；一．首先是金属材料；铝材同样也是一种常见的金属材料；日常生活中常见的金属还有镁、铜、金、银、汞等；我们还经常听说钛、记忆性合金、稀有金属等一些较为罕见的材料；二．陶瓷材料；瓷器；我们生活中常见的陶瓷一般是普通的陶瓷；利用陶瓷的力学性质，我们可以把陶瓷可简单分为硬质瓷，软质瓷、特种瓷三大类。按用途来分，可分为日用陶瓷，艺术(陈列)陶瓷，卫生陶瓷，建筑陶瓷，电器陶瓷，电子陶瓷，化工陶瓷，纺织陶瓷，等等。按是否施釉来分，可分为有釉陶瓷和无釉陶瓷两类。三，高分子材料是指以高分子化合物为主要成分的材料，一般来讲高分子化合物的分子质量应在10000以上。高分子材料的特性有：高分子材料的强度低，但是由于高分子材料密度很低，故其比强度较高；高分子的强性模量很低，但其具有很优秀的强性性能；高分子材料还具有粘弹性，高度耐磨性，高绝缘性，膨胀系数大，导热性低，热稳定性差化学稳定性高，易老化等特点。 正文：人类的生活与生存都离不开各种各样的材料。人类根据材料的种类，将人类漫长的历史分为了三大时代：石器时代,青铜时代，和铁器时代。可见不同的材料的出现，推动了历史的发展，为人类的进步发挥了巨大的作用！
首先是金属材料。金属材料不是最早被人类使用的，但却是应用最广泛的一种材料。金属的种类很多，可以说每一种金属都有各自独特的性质。生活中最常见的金属要数铁了，而钢是铁和碳的合金。纯净的铁即铁的单质在生活中不常见，因为，纯净的铁容易氧化，而且很脆。钢铁具有耐变形、强度高、耐磨性好、硬度高、价格低、寿命长等特点。因此钢铁被广泛的应用于生活的各个方面。例如：建筑、交通、电器等等。但是钢铁同样具有一些缺点：易生锈、密度高、怕潮湿腐蚀等。为了解决这些问题，我们可以对其进行电镀、喷涂、发黑、发蓝等处理。 铝材同样也是一种常见的金属材料。铝材通常是以率胆汁为主要原料，同时添加增加强度、硬度、耐磨度等性能金属元素。如碳、镁、硅、硫等，组成多种合金。铝材具有不生锈、设计变化快、模具成本低等特点。铝材不易生锈主要与铝的性质有关，铝在空气中容易被氧化，而氧化形成的氧化铝覆盖在了铝的表面，形成了一层致密的氧化铝薄膜。这层薄膜阻止了内层的铝被氧化。铝材可以制成铝合金门窗，一些高档的汽车架构也是由铝合金制成的。比如劳斯莱斯的车身全部由铝合金制成，不仅节省了重量，还增强了强度。 日常生活中常见的金属还有镁、铜、金、银、汞等。其中镁合金具有高强度和刚度，有良好的铸造性和减震性能，质量性。镁合金常被应用于汽车行业，一些重要的汽车零部件常由镁制造。如座椅骨架、仪表盘、转向盘、变速器外壳等。有些高档的跑车甚至用全镁合金的车身，如布加迪威龙，他曾经以五百多公里的时速打破世界纪录。铜主