硅酸盐陶瓷应用
材料化学1班 1005420134周舟
摘要：陶瓷是一种机械强度高、化学稳定性好、硬度高和电绝缘性好的新型无机材料，因而它作为结构材料、光学材料、电学材料、建筑材料、生物材料等广泛应用于国防尖端技术、工业、建筑及生物医药等各个领域，已成为新材料和新技术研究的热点之一。
关键词：硅酸盐；陶瓷；材料；
1 引言
陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。高科技陶瓷领域的早期发展从使用硅酸盐氧化物陶瓷进行电绝缘开始。硅酸盐陶瓷大部分从天然原材料制造。硅酸盐陶瓷元件用于电子和电气工程，保险丝中的电绝缘、断路器、自动调温器和照明技术。硅酸盐陶瓷材料提供热绝缘的能力也用于加热、环保、热工程应用。多孔元件生产用于释放香气和杀虫剂，作为催化剂载体或实验室的各种应用[1]。
2 陶瓷的结构与特性
陶瓷是两种或两种以上的元素合成，与金属相比复杂的多其原子键合可以从离子键到完全共价键，硅酸盐陶瓷是一类主要有硅和氧合成的材料，硅和氧是地表组织中储量最丰富的两种元素土壤，岩石和沙土都是硅酸盐类材料。从化学上讲最简单的硅酸盐材料是二氧化硅。二氧化硅可以以非晶态或称玻璃存在，其中原子有很高的无序度，具有液体的特征[2]。
3陶瓷的应用
陶瓷应用范围广泛，从牙齿修复到汽车行业都有其应用。是适合广泛研究与开发的实用性材料。陶瓷主要由一些非金属矿物质和氮化硅、氧化硅等组成，它比起钢有更高的抗热和抗化学反应能力，十分适宜于取代各种合金来制造内燃机等耐高温机械设备。普通陶瓷经过高技术复合后，其抗疲劳强度和抗腐蚀性能甚至高于钢或高温合金材料，用它制造豪华车的发动机、宇航器材或潜水设备尤为理想[3-4]。
3.1 电子产业
因其结构特性，特别是耐磨性、硬度、耐热性和耐腐蚀性等，换言之，即应用其热学特性、机械特性和化学特性，此类陶瓷称为结构陶瓷。它可应用于电气工业中的散热片、电极材料，冶金工业中高温熔炉的内衬，核工业中的防辐射元件如核燃料包、控制和阻滞元件以及反应堆内衬等，化学工业中的防腐蚀器件、催化裂化器元件、热交换器和触媒载体等医疗行业中的人工骨骼(为髋骨)、人造牙齿和人造心瓣，机械工业中的金属陶瓷刀具、拉线模、阀门密封垫、阀座、制动元件、导向件、精密仪器零件(如轴承)以及高压清洗设备、计量设备和灌注设备的活塞或柱塞等。此外还可用作研磨材料和固体润滑材料等。尤其值得注意的是此类陶瓷在高温环境中的应用前景，比如航空航天工业中的涡轮叶片，原先是用镍或钛合金制造，现在可用氮化硅等高性能陶瓷来取代。这种陶瓷材料具有高热硬性和高温下良好的化学稳定性等优异机械性。它的应用有可能取消发动机的冷却系统，使发动机能够在较高的温度下工作从而提高热动效率和功率重量比，减轻整体重量。
3.2化工产业
硅酸盐陶瓷具有极佳的电绝缘性，低线性膨胀，出色的抗热冲击性和低热传导性。低温共烧陶瓷制作的电子元器件及基板材料具有小而轻，并且高频性能好等特点而得到了极大的关注，目前已经应用于便携式电子装置如移动电话、PDA、蓝牙设备及超级电脑等。电子陶瓷包括各类陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷发热元件、陶瓷振荡器、磁芯和磁记录材料、各类陶瓷传感元件(温度、气敏、湿敏、压敏、光敏)、陶瓷激光元件、偏光元件、光导纤维等。电子陶瓷的主要市场是IT企业和半导体行业。
3.3建筑产业
建材工业是我国重要的基础材料工业，建筑材料是国民经济和社会发展的重要物质基础，是解决和改善人民居住条件、提高生活水平和推进社会进步的基本原材料，也是相关领域发展的重要基础材料。
3.2.1建筑房屋保温
可利用硅酸盐陶瓷制得新型节能保温材料，广泛应用在建筑材料后期的以提高建筑保温目的的实施中，特别是在实验楼及其他有特殊要求的建筑物中。
3.2.2 回收建筑材料产生的固体废料
现代工业的迅速发展产生了数量惊人的废弃物，为人类的生存环境带来了严重的威胁，充分利用工业废渣，保护生态环境已引起了世界各国政府的高度重视。固体废物一般指人类在生产、加工、流通、消费及生活等过程中取用目的成分后弃去的固体物质和泥浆状物质。按管理需要可分为：工业固体废物、有毒有害固体废物和城市垃圾。工业固体废弃物一般是指工业生产、加工和采矿过程中排出的废渣、粉尘、废屑、污泥、废石和尾矿等。可用于硅酸盐材料中的固体废弃物主要包括粉煤灰、煤矸石、各种工业废渣、尾矿、建筑废料、废陶瓷等。
4硅酸盐陶瓷的改性
陶瓷的韧性普遍较低，断裂往往是突发的，且其强度还难以与氧化铝、碳化硅等工程陶瓷材料媲美。因此，如何改善玻璃陶瓷的机械性能是使该材料获得更广泛应用的关键。微观结构是决定材料性能的基础。对玻璃陶瓷成分的调整以及热处理制度的最优化，可以改善玻璃陶瓷的微观结构，消除缺陷，从而达到增强玻璃陶瓷的目的。因此研究陶瓷复合材料是满足陶瓷应用最普遍的方法。陶瓷基复合材料不是传统意义上的陶瓷，它是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。其主要基体有玻璃陶瓷、氧化铝、氮化硅等，具有高温强度好、高耐磨性、高腐蚀性、低膨胀系数、隔热性好及低密度等特性，而且资源也比较丰富，有广泛的应用前景[5-6]。
2.1纤维增强陶瓷基
陶瓷材料虽然性能优异，但其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。陶瓷复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，构成多相复合材料。包括连续纤维补强陶瓷基复合材料，异相颗粒弥散强化多相复合陶瓷材料及梯度功能材料。
2.2 纳米增强陶瓷基
纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延展性等。纳米级陶瓷复合材料的力学性能，特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提高。有关研究表明，纳米陶瓷具有在较低温度下烧结就能达
到致密化的优越性，而且纳米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化和增韧问题。通常，硬化处理使材料变脆，造成断裂韧度的降低，而就纳米晶而言，硬化和韧化由孔隙的消除来形成，这样就增加了材料的整体强度。因此，如果陶瓷材料以纳米晶的形式出现，可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的，在室温下就允许有大的弹性形变。
5 应用前景
由于科学技术的迅速发展，特别是能源、信息、空间技术和计算机技术的发展，对具有特殊性能材料的需求比以往任何时候更为迫切。其中新型陶瓷材料是一个重要方面，功能陶瓷和结构陶瓷是新型陶瓷的两个重要方面。功能陶瓷是以其声、光、电、磁、热等物理性能为主要特征，而结构陶瓷则是以力学性能，包括强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、抗疲劳强度为主要特征的陶瓷材料.都将在市场上具有广泛的应用前景[7]。
参考文献
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[2]肖相齐,卢忠远.三氧化铁氧化钡二氧化硅系磁性微晶玻璃的制备与性能研究,兰州理工大学[J],2006,32(2):21-24.
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[7]朱则刚.复合陶瓷的应用发展是未来新材料市场的主题.技术陶瓷[J].2011,2(4):35-40.
现代陶瓷材料发展及应用 摘要:本文简述了现代技术陶瓷最新研究、发展动态以及在实际中的应用,其中包括结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷三个部分。还介绍了绿色陶瓷的发展及前景,科 学家试图使陶瓷生产与环境和谐完美的结合,开发出新型的绿色陶瓷材料。 关键词:陶瓷材料绿色陶瓷碳化硅晶须切削刀具氧化铝非氧化物陶瓷功能陶瓷结构陶瓷陶瓷基复合材料发展应用环境和谐 参考文献:《陶瓷材料概述》《现代技术陶瓷展与应用》《绿色陶瓷的发展前景》《陶瓷生产与环境和谐》 我国是一个具有悠久历史的陶瓷古国,在世界长期享有盛誉。当今陶瓷可以说已然成为了对我们生活产生重大影响的一门重要学科。近半个多世纪以来,随着先进陶瓷材料的研究和开发,在与人类生活息息相关的各个领域,如电子、通讯、能源、交通、宇宙探索和国家安全等,都能找到陶瓷的身影。可以说现代人的生活离不开陶瓷,陶瓷的进步给人类带来的是生活方式的日新月异。 陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大,仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等,而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能,通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料,主要用于高温和腐蚀介质环境,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 现代陶瓷材料主要有三大领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷。 一、结构陶瓷 同金属材料相比,陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3,因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合
功能陶瓷材料总复习
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1、定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率范围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 松弛极化 频率范围：
铁电体， 晶体在某温度范围内具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。材料的这种性质称为铁电性。 电畴:铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居里点附近的临界特性。 电滞回线: 铁电体的P 滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相→铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相 T
新型陶瓷材料的应用与 发展 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶 瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷， 而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展， 各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科 学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高 速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震 而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各 行各业。 应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐 蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代 表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗 性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被 有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生 物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别 是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质 量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的 研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前 对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类 陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作
功能陶瓷材料概述 功能陶瓷由于其在电、磁、声、光、热、力等方面优异的性能，广泛应用于电子电力、汽车、计算机、通讯等领域，在科学技术发展和实际生产生活中发挥着越来越重要的作用。主要阐述了功能陶瓷电学、光学、磁学、声学、力学等基本性质，并介绍了功能陶瓷的种类和应用以及未来发展趋势。 标签： 功能陶瓷；性质;应用 1 前言 功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。它有别于我们所熟知的日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑陶瓷等，而是指在电子、微电子、光电子信息和自动化技术以及能源、环保和生物医学领域中所使用的陶瓷材料。功能陶瓷以其独特的声、光、热、电、磁等物理特性和生物、化学以及适当的力学等特性，在相应的工程和技术中发挥着关键作用，如制造电子线路中电容器用的电介质瓷，制造集成电路基片和管壳用的高频绝缘瓷等。 2 功能陶瓷基本性质 功能陶瓷是利用其对电、光、磁、声、热等物理性质所具有的特殊功能而制造出的陶瓷材料。其电学、光学、磁学、声学、热学、力学等性质是研究和运用的重点。功能陶瓷的这些性质与其组成、结构和工艺等有着密切关系。 功能陶瓷电学性质可以用电导率、介电常数、击穿电场强度和介质损耗来表示，是功能陶瓷材料很重要的基本性质之一。光学性质指其在可见光、红外光、紫外光及各种射线作用时表现出的一些性质。表征磁学性质的参数有磁导率、磁化率、磁化强度、磁感应强度等。材料在外力作用下都会发生相应的形变甚至破坏，有必要研究材料的力学性能，功能陶瓷材料也具有弹性模量、机械强度、断裂韧度等表征力学性能的参数。 3 功能陶瓷种类及其应用 功能陶瓷的发展始于20世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程，目前已发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。目前已经研究比较深入并大量使用的功能陶瓷有绝缘陶瓷、介电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷和结构陶瓷等，下面将介绍几种主要的功能陶瓷及其应用。 3.1 绝缘陶瓷
生活中的陶瓷材料及应用 姓名：学号：专业：班级：2011级01班 【摘要】随着社会的进步，人们对材料的要求也越来越高，这种表现不仅表现在对科学研究领域，也表现在人们的日常生活当中。材料的进步很大程度上推动了社会的进步，而社会的需求反过来也有力的推进了材料科学的发展。拿陶瓷材料来说，陶瓷材料已经贯穿了人类的历史，并且随着历史不停的发展，在材料科学领域崭露头角。 【关键字】陶瓷；材料；发展；应用 说到陶瓷，首先我们先要了解什么是陶瓷？陶瓷材料又是什么？原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。 接下来的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键材料的通称陶瓷材料可以分为两大类，一类是传统的陶瓷材料，另一类是近代的新型陶瓷材料它们都在人们的日常生活中有着重要的作用。 中国人早在约公元前8000－2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷材 料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至 700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。 其用法之弹性，在今日文化科技中尚有各种创意的应用。 传统陶瓷与现代陶瓷中国传统习惯上，常常以红色代表吉祥与富贵，而且釉里红的呈色稳重，敦厚，既壮丽，又朴实，这都是深受人们喜悦乐用的因素。烧成后的特点是沉着，热情。这些在日常生活用品中都随处可见。 新型的陶瓷材料是比传统陶瓷材料更加优异的新一代陶瓷材料。主要以高纯、超细人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结而制成。其成分主要为氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。由于陶瓷材料的重要性，现代出现了陶瓷工程学。陶瓷工程是使用无机非金属材料制造物体的科学技术。陶瓷工程的研究范围包括对原材料的提纯、对需要的化学成分的研究和生产以及对产物的结构、成分和性质的研究。根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。
对陶瓷材料的认识及应用 物电学院无机非金属材料工程1班 姓名：学号： 其实对于陶瓷，大家都不会陌生，最简单说来，我们每天上课的教室地板、厕所马桶，以及经常见到的家庭摆设用品都是陶瓷材料的。既然陶瓷材料如影随形，深入了解也理所当然。 所谓陶瓷，原来是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。这也就是传统陶瓷。后来，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。这样甚至将玻璃也从某种意义上纳入了陶瓷的范畴。 从此研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。这里应该和量子力学，纳米技术，表面化学等学科关联起来。陶瓷学科成为一个综合学科。 一、结构陶瓷 这种陶瓷主要用于制作结构零件。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等，都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也是使用不了多久就会损坏，而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。 因此，从另一种意义上讲，陶瓷材料很大程度上代替了很多金属材料在人们的生产生活中起了相当大的作用。 二、电子陶瓷 在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷，称为电子陶瓷。 电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广。电子陶瓷解决了一些金属材料不能解决的抗磁抗高温的性能从而得到广泛的应用。
功能陶瓷材料的分类及发展前景 功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能。如电、磁、光、热、化学、生物等功能，以及耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。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。 1.电子陶瓷 电子陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及导电、超导陶瓷。根据电容器陶瓷的介电特性将其分为６类：高频温度补偿型介电陶瓷、高频温度稳定型介电陶瓷、低频高介电系数型介电陶瓷、半导体型介电陶瓷、叠层电容器陶瓷、微波介电陶瓷。其中微波介电陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、谐振频率系数小等特点，广泛应用于微波通信、移动通信、卫星通信、广播电视、雷达等领域。 2.热、光学功能陶瓷 耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷是陶瓷在热学方面的主要应用。其中，耐热陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等，由于它们具有高温稳定性好，可作为耐火材料应用到冶金行业及其他行业。隔热陶瓷具有很好的隔热效果，被广泛应用于各个领域。 陶瓷材料在光学方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维，利用陶瓷光系数特性在生活中随处可见，如涂料、陶瓷釉。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面广泛应用。陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，有红宝石激光器和钇榴石激光器。光导纤维是现代通信信号的主要传输媒介，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性优于金属信号运输线。 透明氧化铝陶瓷是光学陶瓷的典型代表，在透明氧化铝的制造过程中，关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程，在原料中加入适当的添加剂如氧化镁，可抑制晶粒的长大。其可用作熔制玻璃的坩埚，红外检测窗材料，照明灯具，还可用于制造电子工业中的集成电路基片等。 3.生物、抗菌陶瓷 生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物陶瓷除了用于测量、诊断、治疗外，主要是用作生物硬质组织的代用品，可应用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。抗菌材料主要应用于家庭用品、家用电器、玩具及其他领域，
生活中的陶瓷材料及其应用 【摘要】陶瓷材料在我们的生活中早已应用到了各个方面，比如塑料、木材、水泥三大传统基本材料，陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。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。随着社会的进步，人们对材料的要求也越来越高，这种表现不仅表现在对科学研究领域，也表现在人们的日常生活当中。材料的进步很大程度上推动了社会的进步，而社会的需求反过来也有力的推进了材料科学的发展。拿陶瓷材料来说，陶瓷材料已经贯穿了人类的历史，并且随着历史不停的发展，在材料科学领域崭露头角。 【关键字】陶瓷材料应用发展 陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料，普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。其特点有力学性能、热性能、电性能、化学性能、光学性能，根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。 而我们专业是地理信息系统与其陶瓷材料的联系真的不多，所以在这里就不详细的指出了。陶瓷材料在工程上的应用要数工程塑料了目前，主要的工程塑料制品已有10多种，其中聚酸胺、聚甲醛、聚磷酸酯、改性聚苯酸和热塑性聚酯被称为五大工程塑料．它们的产量较大．价格一般为传统通用塑料的2—6倍．而聚摧硫酸等特种工程塑料的价格为通用塑料的5一10倍。以塑料代替钢铁、木材、水泥三大传统基本材料，可以节省大量能源、人力和物力。陶瓷材料也可合成橡胶的开发利用，由于生产合成橡胶的原料丰富，其良好的性能又可以满足当代科技发展对材料提出的某些特殊要求，所以合成橡胶出现几十年来，品种已很丰富，一般可将其分为通用合成橡胶和特种合成橡胶两类。通用合成橡胶性能与天然橡胶相似，用于制造一般的橡胶制品，如各种轮胎、传动带、胶管等工业用品和雨衣、胶鞋等生活用品。特种合成橡胶具有耐高温、耐低温耐酸碱等优点，多用于特殊环境和高科技领域，如航空、航天、军事等方面。陶瓷材料在合成纤维的开发利用方面合成纤维的品种有几十种，但最常见的是六大种：聚酸胺纤维、涤纶、腈纶、丙纶、维纶、氨纶。高分子合成材料具有质量小、绝缘性能好等特点，所以发展很快，但又都有先天不足，即它们都在不同程度上对氧、热和光有敏感性。但是，随着高技术的迅速发展，高分子合成材料的大军必将在经济生活中扮演举足轻重的角色。陶瓷材料中已崛
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 频率围： 铁电体， 晶体在某温度围具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。 材料的这种性质称为铁电性。 电畴：铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居 里点附近的临界特性。 电滞回线：铁电体的P滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相T铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相T
功能陶瓷的简单介绍 功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、化学及生物体特性，具有相互转化功能的陶瓷。它主要是利用纳米技术使陶瓷的性能发生改变的。 热学功能陶瓷、生物功能陶瓷、化学功能陶瓷、电磁功能陶瓷、光学功能陶瓷，还是在涂层/薄膜和复合材料死当今比较主要的几种功能陶瓷。 生物功能陶瓷 在生物功能陶瓷方面: 利用纳米技术生产的纳米抗菌材料有三类:一类Ag+系抗菌材料（当高价银离子与细菌接触时使细菌体内的蛋白质变性。）;第二类是是ZnO,Tio2:等光触媒型纳米抗菌材料（通过催化反应，将细菌的尸体分解得一干二净，一般还有除臭，自洁，防霉，防锈，高效防老化，全能净化空气，自造“负离子雨林”气候等功能）;第三类是C-18A纳米蒙脱土等无机材料。将前两类加人陶瓷中可制成对病菌、细菌有强的杀菌和抑菌作用的陶瓷产品。北京陶瓷厂和日本东陶机器株式会社合资生产的高档卫生洁具“TOTO”产品，即是应用这一技术生产的具有抗菌性能的卫生洁具。生物陶瓷材料亦可作为作为无机生物医学材料，且没有毒副作用，与生物组织有良好的生物相容性、耐腐蚀性等优点，已越来越爱人们的重视。 主要有以下几种活性材料； （1）羟基磷灰石生物活性材料。人工听小骨羟基磷灰石听小骨临床应用效果优于其它各种听小，具有优良的声学性质，平均提高病人的听力20-30db。在特定语言频率范围提高45-60db。微晶与人体及生物关系密切，在生物和医学中已有成功应用，利用ha 微晶能使细胞内部结构发生变化，抑制癌细胞生长和增殖，可望成为治疗癌症的“新药”。（2）磷酸钙生物活性材料。磷酸钙又称生物无机骨水泥，是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料。有望部分取代传统的pm-ma有机骨水泥。国内研究抗压强度已达到60mpa以上；磷酸钙陶瓷纤维：磷酸钙陶瓷纤维具有一定机械强度和生物活性，可用于无机骨水泥的补强及制务有机与无机复合型植入材料。 （3）磁性材料。生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料，植入肿瘤灶内，在外部交变磁场的作用下，产生磁滞热效应，导致磁性材料区域内局部温度升高，借以杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤的发展。
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷，而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展，各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各行各业。 3.1应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作航天发动机
MLCC：积层陶瓷晶片电容（Multiplayer Ceramic Chip Capacitors） 称雄电容器市场 MLCC(多层陶瓷电容器)是各种电子、通讯、信息、军事及航天等消费或工业用电子产品的重要组件。MLCC由于其小体积、结构紧凑、可靠性高及适于SMT技术等优点而迅猛发展。目前，电容器市场无论从数量上还是市场潜力上来看都以陶瓷电容器份额最大。 全球MLCC产量随着IT产业的发展而不断增长，国内产量占全球产量的比例近年来也有较大的增长，我国已经逐渐成为世界MLCC的制造大国。 目前MLCC的国际上的发展趋势是微型化、高比容、低成本、高频化、集成复合化、高可靠性的产品及工艺技术。 当前MLCC需求的热点主要集中在手机、P4主板、DVD、数码相机和PS2游戏机等。手机对MLCC的要求特点是：数量大、尺寸小、质量高。在手机应用领域里，日商凭借技术上的绝对优势基本垄断市场。国内企业在手机配套实力明显不足。 片式陶瓷电感器： 电感元件发展方向 多层片式电感类元件包括了一大类具有叠层式介质/线圈结构的新型电子元件，是电感类元件发展的方向，也是三大类无源片式元件中技术含量最高的一大类。目前，这类元件已形成了规模相当大的产业和近百亿美元的国际市场。片式电感器的主要应用领域包括移动通信、计算机、音像产品、家电、办公自动化等。大屏幕彩电等新型家电产品也是片式电感器的重要应用领域。预计在今后若干年中，随着第三代移动通信技术、数字电视、高速计算机、蓝牙产品等新一代数字化电子产品的推出和世界各国EMI控制标准的相继制定，对各种片式电感类元件，特别是抗EMI类片式电感元件的需求将急剧上升。因此从整体上看，片式电感器的市场前景将十分看好。 片式电感器的生产企业主要分布在日本、美国、欧洲、韩国、我国的台湾和珠江三角洲地区。日本是生产片式电感器最早的国家，TDK、村田、Tokin和太阳诱电都是具有大规模生产能力的厂商。其中TDK占全球片式电感市场的32%，村田的市场占有率是18%，太阳诱电为16%。 目前片式电感器元件发展的主要趋势是：抗电磁干扰成为片式电感类材料的主要应用领域； 高感量和大功率；高频化；集成化。 片式微波电容器： 快速渗透通信领域 陶瓷电容器除在技术上继续向小尺寸、大容量、介质薄层化方向发展外，高频化也是一个重要的发展方向。为了满足通信设备的高频化对电子元器件的强劲需求，高电流承载能力的
现代陶瓷材料发展及应用 摘要：本文简述了现代技术陶瓷最新研究、发展动态以及在实际中的应用，其中包括结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷三个部分。还介绍了绿色陶瓷的发展及前景，科 学家试图使陶瓷生产与环境和谐完美的结合，开发出新型的绿色陶瓷材料。 关键词：陶瓷材料绿色陶瓷碳化硅晶须切削刀具氧化铝非氧化物陶瓷功能陶瓷结构陶瓷陶瓷基复合材料发展应用环境和谐 参考文献：《陶瓷材料概述》《现代技术陶瓷展与应用》《绿色陶瓷的发展前景》《陶瓷生产与环境和谐》 我国是一个具有悠久历史的陶瓷古国，在世界长期享有盛誉。当今陶瓷可以说已然成为了对我们生活产生重大影响的一门重要学科。近半个多世纪以来，随着先进陶瓷材料的研究和开发，在与人类生活息息相关的各个领域，如电子、通讯、能源、交通、宇宙探索和国家安全等，都能找到陶瓷的身影。可以说现代人的生活离不开陶瓷，陶瓷的进步给人类带来的是生活方式的日新月异。 陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等)，而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质环境，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 现代陶瓷材料主要有三大领域：结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷。 一、结构陶瓷 同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3)，因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。 1、氧化物陶瓷 主要包括氧化铝、氧化错、莫来石和钦酸铝。氧化铝和氧化错主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温是陶瓷发动机的主要候选材料之一。这些氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。一般用钛酸铝陶瓷加工内衬用作保温、耐热冲击元件，并已在陶瓷发动机上得到应用。 2、非氧化物陶瓷 含硅的非氧化物陶瓷具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性，因此一直是陶瓷发动机的最重要材料，目前已经取代了许多超高合金钢部件。它在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本较高，但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多，并且刀具寿命长、允许切削速度高，因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无润滑陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。 3、玻璃陶瓷 玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型，工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能，它利用玻璃成型技术制造产品，然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁一铝一硅酸盐、锂一镁一铝一硅酸盐和钙一镁一铝一硅酸盐系列，它们常被用来制造耐高温和热冲击产品，如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用，如地板、装饰玻璃。 二、陶瓷基复合材料
现代陶瓷材料发展及应 用 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
现代陶瓷材料发展及应用 摘要：本文简述了现代技术陶瓷最新研究、发展动态以及在实际中的应用，其中包括结构陶瓷、陶瓷基复合和功能陶瓷三个部分。还介绍了绿色陶瓷的发展及前景，科学家试图使陶瓷生产与环境和谐完美的结合，开发出新型的绿色陶瓷材料。 关键词：绿色陶瓷发展应用环境和谐 参考文献：《陶瓷材料概述》《现代技术陶瓷展与应用》《绿色陶瓷的发展前景》《陶瓷生产与环境和谐》 我国是一个具有悠久历史的陶瓷古国，在世界长期享有盛誉。当今陶瓷可以说已然成为了对我们生活产生重大影响的一门重要学科。近半个多世纪以来，随着先进陶瓷材料的研究和开发，在与人类生活息息相关的各个领域，如电子、通讯、能源、交通、宇宙探索和国家安全等，都能找到陶瓷的身影。可以说现代人的生活离不开陶瓷，陶瓷的进步给人类带来的是生活方式的日新月异。 陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通材料(如地砖、水泥等)，而不适用于用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 现代陶瓷材料主要有三大领域：结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷。 一、结构陶瓷 同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3)，因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到
?６４?材料导报２００８年８月第２２卷第８期 人工神经网络在陶瓷材料中的应用＊ 宁青菊，于成龙，田清泉 （陕西科技大学材料科学与工程学院，西安７１００２１） 摘要综述了人工神经网络在陶瓷材料中的应用研究进展，分析了人工神经网络在古陶瓷分类和传统陶瓷配方设计、优化及性能预测方面的应用，此外，对人工神经网络在功能陶瓷材料、陶瓷基复合材料中的应用进行了详述，并指出在应用中存在的问题及未来发展趋势。 关键词人工神经网络陶瓷材料应用 中图分类号：（）２４５；ＴＱｌ７４．１文献标识码：Ａ ＡｐｐＩｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｉｎＣｅｒａｍｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ ＮＩＮＧＱｉｎ翊ｕ，ＹＵＣｈｅｎ９１０ｎｇ，ＴＩＡＮＱｉｎｇｑｕａｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｈａａｎ】（ｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｘｉ’ａｎ７１００２１） ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａＩｎｅｔｗｏｒｋ（ＡＮＮ）ｉｎｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＮＮｉｎｔｈｅｓｏｒｔｏｆａｎｃｉｅｎｔｃｅｒ跏ｉｃｓａｎｄｔｈｅｆｏ肌ｕｌａｔｉｏｎｓ，ｏｐｔｉｒｎｊｚａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｍｌｃｅ—ｒ锄ｉｃｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｄｄｉｔｉｏｍｌｌｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＮＮｉｎｆｕｎｃｔｉｏｍｌｃｅｒａｍｉｃｓａｎｄｃｅｒａ商ｃ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓａｍｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉＬＴｈｅｅ妇ｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅＩＴｌＳａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＮＮｉｓａｌｓｏｐｕｔｆｏｒ、Ⅳａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒ凼ＡＮＮ，ｃｅｒａｍｉｃｎｍｔｅｒｉａｌｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 陶瓷材料组成、结构、性能、制备过程以及实际功用之间的关系复杂，目前确定这些定量关系主要还依赖于反复试差并进行优化。然而在大量的试验数据中可能存在着很多目前难以发现的规律，使用一般的经验公式在很多情况下并不能满足对这些数据处理的要求，如不同的方法对应不同的经验公式，导致经验公式繁多且不一致；在变量多、作用复杂的情况下，经验公式建立相当困难，而且重现性差，无法处理离散数据等［】］。 人工神经网络（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ＡＮＮ）是２０世纪８０年代兴起的一门非线性科学，它是用来模仿人脑结构和智能特点的科学，涉及生物、电子、计算机和数理等众多学科，是信息科学的重要成就之一。ＡＮＮ以其独特的自组织、自学习，快速处理、高度容错及很强的非线性函数逼近能力，成为处理非线性系统的有力工具，在模式识别、图像与信号处理、自动控制、人工智能等诸多领域已得到了广泛的应用。ＡＮＮ独特的性能也引起了材料工作者的关注，近年来，在金属、合金、无机非金属材料等领域得到了初步应用，取得了较为满意的成效。将ＡＮＮ引入到陶瓷材料设计过程中，可以充分发挥其自学习的特点。ＡＮＮ能够对已有的陶瓷材料的设计知识进行充分学习，掌握其内在规律，进而帮助设计新材料，不但可以加快材料设计的过程，而且可以对未知材料系统进行初步预测，达到计算机辅助设计的目的。 １神经网络模型 自１９４３年ＭｃＣｕｌｌｏｃｈ等首次提出人工神经元模型以来，神经网络的研究在国内外取得了飞速发展。神经网络模型是以神经元的数学模型为基础进行描述，用网络拓扑、节点特点和学习规则来表示。在神经网络的发展过程中，学习算法的研究有着十分重要的地位。目前，人们所提出的神经网络模型都对应相应的算法。不过，有的模型可以有多种算法，而有的算法可能用于多种模型，因此，模型和算法并没有被严格地定义或区别［２］。迄今已发表的网络模型有数ｌＯ种之多，应用较多的神经网络模型主要有ＢＰ网络、Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络、Ｋｏｈｏｎｅｎ网络和ＡＲＴ网络，其中以ＢＰ网络在陶瓷材料中的应用最为广泛。 ＢＰ模型是教师学习模型，即该模型必须以一定数量的试验样本作基础。类似于“黑箱”理论，模型将客观事物之间的因果关系抽象为数学意义上的输入输出关系而不考虑这种关系的本质规律。在应用时，模型首先按照自己的结构及规则计算由样本的输入值得到预测输出值，其次将该值与样本的实际输出值相比较，得到一个误差信号，然后以该信号为反馈信息，沿减小误差的方向根据梯度下降算法重新调整网络结构，最后重新生成预测值、计算误差、调整网络结构，如此反复，直到误差满足给定的要求为止。此时，训练好的网络模型虽然不能从本质上揭示客观规律，但在数值关系上能够保证输入和输出关系符合实际结果，换言之，模型以自己的规则在一定范围内模拟了事物的客观规律，因此可用于实际的预测工作。 ＢＰ网络由若干层神经元构成，包括输入层、输出层和隐含层３部分，如图１所示。图中，Ｘｌ、Ｋ分别表示输入层和输出层参数。隐含层由１层或多层组成。因此，应根据具体的使用 ＊国家自然科学基金项目（５０６７２０５６）资助 宁青菊：女，１９６３年生，副教授，主要从事功能复合材料的研究Ｅ＿ｎｌａｉｌ：ｎｉｎｇｑｊ＠ｓｕｓｔ．ｅｄＬＬｃｎ万方数据