第九章精细陶瓷
基本要求：了解什么是精细陶瓷，精细陶瓷特点，分类和制备方法，精细陶瓷的制备工艺，性能和应用领域
重点：精细陶瓷的制备工艺，性能和应用领域
难点：精细陶瓷的性能
学时：2学时
第一节概述
一、定义和分类
精细陶瓷这一术语来自日本的“Fine Ceramics”，美国则称高级或先进陶瓷（Advaneed Ceramics）、高性能陶瓷（High-performance Ceramics）、高技术陶瓷（High Technology Ceramics）。它与传统陶瓷最主要的区别是具有优良的力学、热学、电性、磁性、光性、声等各种特性和功能，一般认为：采用高度精选原料、具有精确的化学组成、按照便于进行结构设计及控制的制造方法进行制造加工的、具有优异特性的陶瓷称精细陶瓷。精细陶瓷与传统陶瓷在工业材料的分类中同属于非金属陶瓷材料。
精细陶瓷主要有以下特点：
（１）产品原料全都是在原子、分子水平上分离、精制的高纯度的人造原料。
（２）在制备工艺上，精细陶瓷要有精密的成型工艺，制品的成型与烧结等加工过程均需精确的控制。
（３）产品具有完全可控制的显微结构，以确保产品应用于高技术领域。精细陶瓷具有多种特殊的性质，如高强度、高硬度、耐磨耐蚀，同时在磁、电、热、声光、生物工程等各方面有特殊功能，因而使其在高温、机械、电子、计算机、航天、医学工程各方面得到广泛应用。
新型陶瓷按其使用性能来分类，可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
1.结构陶瓷
结构陶瓷以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，在冶金、宇航、能源、机械、光学等领域有重要应用。在这些领域中，由于结构陶瓷和陶瓷基复合材料一般比金属材料轻得多，又具有耐高温和高强度的特点，所以用陶瓷替代金属的前景非常诱人。典型的结构陶瓷包括：
(1)耐高温、高强度、耐磨损陶瓷
(2)耐高温、高强度、高韧性陶瓷
(3)耐高温、耐腐蚀的透明陶瓷
(4)生物陶瓷
2.功能陶瓷
功能陶瓷以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为主要特征，在通信电子、自动控制、集成电路、计算机、信息处理等方面的应用日益普及。功能陶瓷材料大致包括：
(1)导电陶瓷
(2)介电陶瓷
(3)压电陶瓷
(4)半导体陶瓷
另外根据精细陶瓷的特性与用途，可将精细陶瓷分为三类：
（1）电子陶瓷主要应用于制作集成电路基片、点火元件、压电滤波器、热敏电阻、传感器、光导纤维等及磁芯、磁带、磁头等磁性体，例如氧化铁、氧化锆陶瓷等。
（2）工程陶瓷主要应用于切削工具、各种轴承及各种发动机，特别是汽车发动机，热效率可提高40%。如碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铝陶瓷等。
（3）生物陶瓷主要应用于制作人工骨骼、人工牙根及人工关节、固定催化剂载体等。例如：氧化铝陶瓷、磷灰石陶瓷等。
二、研究精细陶瓷的意义及方法
精细陶瓷的研究任务主要是：研究和提高现有材料的性能；发掘材料的新性能；探索和开发新材料；研究与发展材料制备技术与加工工艺。随着对以上诸多领域研究的深入，陶瓷科学逐渐同冶金学、物理学、化学和数学等学科相互交叉渗透，从而逐步构建其完整的科学体系。
三、精细陶瓷的应用和发展
精细陶瓷按应用角度看，主要包括结构陶瓷和功能陶瓷两大类。它的发展虽然还不到一个世纪，但是作为结构和功能两大主要应用方面发展极其迅速，各国以热机为目标，投入大量研究经费和人力，以氧化物、氮化物、碳化物以及它们的复合材料为主，开展了材料的组分与结构设计、制备科学研究和材料与部件的可靠研究等。到90年代，材料的强度和韧性均取得重大突破，目前应用的主要
障碍是在成本和可靠性上。但是在耐磨、耐腐蚀、耐高温等方面应用已经取得了重大突破，在世界经济各个领域和国防建设中作出了重要贡献。随着低成本制备技术和均匀可靠性的提高，预计作为热机应用有望在二十一世纪初取得突破。
功能陶瓷是精细陶瓷的最主要组成部分，由于各种功能的不断发现，在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为主要支撑材料的地位将日益明显，特别是随着材料向微型化、集成化、多功能化方向发展，功能陶瓷不仅在品种、质量和数量将有更高要求，而且期待着新的功能陶瓷不断涌现。此外从环保和节能角度看，材料组成的无铅化、低温烧结、多层复合等新工艺均是重要发展趋势。
近年来，国外精细陶瓷总的发展趋势是：门类越来越多，品种更加齐全，应用范围愈来愈广阔，成为当前国际上最具活力的陶瓷行业。精细陶瓷产品已在微电子技术、自动化装置、汽车发动机、敏感传感器、新能源等方面广为采用，形成生产高潮与激烈的市场竞争局面。
第二节精细陶瓷的制备工艺
与金属材料相比，精细陶瓷具有硬度大，耐磨性好，耐热及耐腐蚀性等优异特点，但性脆，耐冲击强度低，故精细陶瓷的加工性能较差，加工难度较大。精细陶瓷的制造工艺大致如下：
原料粉末调整成型烧结加工成品
一般首先制备高纯度和高超细原料粉体，然后采用各种成型方法制成各种半成品，再根据不同的组成，不同的要求，采取不同的烧结方法制成所需要的产品。
一、精细陶瓷的粉体制备
精细陶瓷的粉体制备方法一般可分为机械法和合成法两种，前一种方法是采用机械粉碎方式将机械能转化为颗粒的表面能，使粗颗粒破碎为细粉；后一种方法是由离子、原子、分子通过反应、成核和成长、收集、后处理等手段获得微细粉末。这种方法的特点是纯度、粒度可控，均匀性好，颗粒细微，并可以实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。
1.机械法
2.合成法
化学合成法包括固相法、液相法和气相法三种。
（1）固相合成法
以固态物质原料制备粉体的方法，包括固-固和固-气反应。固-固反应的应用如碳化硅粉体的合成，可采用二氧化硅粉末与炭粉在惰性气氛中加热至1500～1700℃反应生成α-SiC。
氮化硅粉体的合成常采用固-气反应。利用高纯度SiO2粉末和炭粉通N2气加热可生成Si3N4。
（2）液相合成法
液相法制取粉末主要可分为反应沉淀法和溶胶-凝胶法两大类，后者常常是制取超细陶瓷粉的有效方法。
（3）气相合成法
此种方法可分为蒸发凝聚法（PVD）及气相反应法（CVD）。前者是将原料加热至高温，使之气化，然后急冷，凝聚成微粒状物料，适用于制备单一氧化物、复合氧化物、碳化物或金属微粉。后者是用挥发性金属化合物的蒸气，通过化学反应合成的方法。除适用于制备氧化物外，还适用于制备液相法难于直接合成的氮化物、碳化物、硼化物等非氧化物。
二、精细陶瓷成型方法
1.成型前的原料处理
成型前原料需经一定的处理，如煅烧、粉碎、分级、净化处理等。原料进行处理的目的是调整和改善其物理、化学性质，使之适应后续工序和产品性能的需要。
（1）原料煅烧
（2）原料的混合
（3）塑化
（4）制粒
2.主要的成型方法
成型的任务是将粉末制成要求形状的半成品。精细陶瓷的主要成型法有：（1）粉料成型法：包括钢模压制，等静压制。
（2）浆料成型方法：
（3）可塑成型方法：
（4）注射成型方法：
三、精细陶瓷的烧结方法
烧结的实质是粉末坯块在适当环境或气氛中受热，通过一系列物理、化学变化，使粉末颗粒间的粘结发生质的变化，坯块强度和密度迅速增加，其它物理、力学性能也得到明显的改善。精细陶瓷常用的烧结方法如下：
1.普通烧结
2.热压烧结
3.其它烧结方法
电场烧结超高压烧结活化烧结反应烧结自蔓延高温合成（SHS）致密化
第三节精细陶瓷的性能和应用
一、高温结构陶瓷
常用的高温结构陶瓷有：
①高熔点氧化物，如Al2O3、ZrO2、MgO、BeO等，它们的熔点一般都在2000℃以上；
②碳化物，如SiC、WC、TiC、HfC、NbC、TaC、B4C、ZrC等；
③硼化物，如HfB2、ZrB2等，硼化物具有很强的抗氧化能力；
④氮化物，如Si3N4、BN、AlN、ZrN、HfN等，氮化物常具有很高的硬度；
⑤硅化物，如MoSi2、ZrSi等，在高温使用中由于制品表面生成硅酸盐保护膜，所以抗氧化能力强。
1.氮化物陶瓷
（1）氮化硼：
（2）氮化硅：
氮化硅可用多种方法合成，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应后获得。
3Si + 2N2→Si3N4
也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物沉积在石墨基体上。形成一层致密的层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：
3 SiCl
4 + 2 N2 + 6 H2→Si3N4 +12HCl
2.碳化物陶瓷
碳化物陶瓷最主要的特性之一，是具有高熔点。，碳化物陶瓷还具有较高的硬度。碳化硼硬度仅次于金刚石与立方氮化硼，属于最硬的材料，碳化物陶瓷还具有良好的导电性、导热性及化学稳定性。鉴于以上各种独特的优良性能，碳化物陶瓷作为耐热材料、超硬材料、耐磨材料、耐腐蚀材料，在尖端科学及工业领域应用前途非常广阔。其中象碳化硅陶瓷已经实现批量生产，早已运用在各个领域。
3.高熔点氧化物陶瓷
高熔点氧化物陶瓷通常是指熔点超过SiO2熔点（1728℃）的氧化物，大致有60多种，其中最常用的有Al2O3、ZrO2、MgO、BeO、CaO和SiO2等六种。这些氧化物在高温下具有优良的力学性能，耐化学腐蚀，特别是具有优良的抗氧化性，好的电绝缘性，所以得到广泛的应用。
4.赛隆（Sialon）
赛隆是以Si-Al-N为主的各类化合物所组成的新型结构材料，是具有氧化物和氮化物中间组成的一类材料的固熔体的统称，是典型运用“化合物的复合化”方法而制得的新材料。其中有代表性的材料是氮化硅-氮化铝-氧化硅系组成的赛隆。赛隆具有较好的加工性能，它比氮化硅易烧结，可用各种陶瓷成型方法，然后烧结成接近理论密度，甚至无压烧结也可得到致密陶瓷体。还可以通过改变组成调节其性能以适应不同需要。在机械性能方面赛隆保留了氮化硅的强度大、硬度高、耐热冲击性好等优良性能；而在韧性、化学稳定性和抗氧化性等优于氮化硅。
赛隆的性能决定其用途，可用于切削工具、耐火材料、轴承及其它高温耐磨材料。用于切削刀具，热硬度化比碳化钨和氧化铝都高，即使刀尖温度高于1000℃仍可进行高速切削。
5.高温陶瓷的发展动态
二、光学陶瓷
具有光学性能的陶瓷称为光学陶瓷。光学陶瓷不仅有透光性还有耐热性、耐腐蚀性、光传输、激光、红外及变色现象等性能。例如光色陶瓷在光照射下可着色，停止照射又褪色，可用于制造变色片、全息照相存储器和显示器件。激光陶瓷如红宝石（掺Cr3+的Al2O3）、掺钕的钇锆石榴石（Y3Al5O12：Nd3+）等可
用于制造激光器，导热效率和工作效率都很高。下面重点介绍透明陶瓷和光导纤维。
1.透明陶瓷
一般陶瓷是不透明的，但光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等。
这些透明陶瓷不仅有优异的光学性能，而且能耐高温，一般它们的熔点都在2000℃以上，如氧化钍-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3100℃，比普通硼酸盐玻璃高1500℃。透明陶瓷的重要用途是制造高压钠灯，它的发光效率比高压汞灯提高一倍，使用寿命达2万小时，是使用寿命最长的高效电光源。高压钠灯的工作温度高达1200℃，压力大，腐蚀性强，选用氧化铝透明陶瓷为材料成功地制造出高压钠灯。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃，它们耐磨损、耐划伤，用透明陶瓷可以制造防弹汽车的窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等。
2.光导纤维
从高纯度的二氧化硅或称石英玻璃熔融体中，拉出直径约100μm的细丝，称为石英玻璃纤维。玻璃可以透光，但在传输过程中光损耗很大，用石英玻璃纤维光损耗大为降低，故这种纤维称光导纤维，是精细陶瓷中的一种。
利用光导纤维可进行光纤通讯。激光的方向性强、频率高，是进行光纤通讯的理想光源。光纤通讯与电波通讯相比，光纤通讯能提供更多的通讯通路，可满足大容量通讯系统的需要。
三、生物陶瓷
与生命科学、生物工程学相关的陶瓷称生物陶瓷。
1.磷灰石陶瓷（羟基磷灰石烧结体）
羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是骨组织的主要成分，人工合成的羟基磷灰石与骨的生物相容性非常好，植入身体后不会引起排斥反应，它能直接与活体组织强有力地结合，因为它的分子中含有羟基，可与含有羧基的氨基酸、蛋白质反应。它与自然人骨、人齿、珐琅等相比，其耐压强度、抗拉强度要大数百倍，弹性模量大两倍。它是制造人造骨、人造齿的重要原料，可用于颌骨、耳听骨修复和人工牙种植等。另外其粉体还可用于制造牙膏的添加剂，通过磷灰石的吸附性能除去链球菌等产生的细胞外性多糖类，用于预防龋齿。目前发现用熔融法制得
的生物玻璃，如CaO-Na2O-SiO2-P2O5，具有与骨骼键和的能力。生物玻璃在与骨结合时，先在植入体表面形成富硅凝胶，然后转化成磷灰石晶体，这时在结合面形成有机和无机的复合层，保持很高的结合强度。
2.氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度、高稳定性，与人体组织有良好的结合性，氧化铝陶瓷做成的假牙与天然齿十分接近，它还可以做人工关节用于很多部位，如膝关节、肘关节、肩关节、指关节、髋关节等。
3.碳素陶瓷
碳素陶瓷可分为石墨、玻璃状碳素、气相热裂碳素和碳素纤维等四种状态。石墨陶瓷即烧结型碳素材料，其原子配裂为层状结构，层之间以微弱的范德华引力相连接。玻璃碳素在2000℃的高温下机械强度优于石墨。
碳素陶瓷无化学活性，其化学组成与构成人体的基本元素（C）相同，因此它无毒性，无排斥反应，与肌体亲和性好，可用于制造人体的心脏瓣膜，占世界心脏瓣膜材料的60%。碳素纤维还可制造人造肌腱。将石墨添入高密度聚乙烯中制作人造关节。近年来，随着气相热裂碳素制作技术的进步，利用碳素材料的抗血栓性和机体亲和性，以涂膜后的有机物作人造血管、人造咽骨管、人造输尿管、人造胆管等。
四、电子陶瓷
利用电磁反应为应用目的的陶瓷称为电子陶瓷。不同种类的电子陶瓷对于温度、压力、光、湿度、气体等物理化学性的环境变化而产生不同的特性反应。
1.压敏陶瓷
压敏半导体陶瓷是指材料所具有的电阻值，在一定电流范围内具有非线性可变特性的陶瓷，用这类陶瓷制成的元器件又称非线性电阻器，它在某一临界电压下电阻值非常高，几乎无电流流过，当超过临界电压时，电阻急剧变低，随着电压的少许增加，电流会迅速增大，具有这种特殊非线性特性的材料包括硅、锗等单晶半导体及SiC、TiO2、BaTiO3、SrTiO3、ZnO等半导体陶瓷，其中以ZnO 半导体陶瓷的特性最佳。
ZnO压敏电阻器的应用很广，在过电压保护方面是十分重要的。ZnO避雷器可以用于由雷电引起的过电压和电路工作状态突变造成电压过高，使正常运行状态的过电压线路得到保护和稳压，防止设备遭受损坏。
2.热释电陶瓷
因温度变化引起自发极化值变化的现象称热释电现象。具有热释电现象的陶瓷称为热释电陶瓷。当温度恒定时，由自发极化出现在表面的电荷与吸附存在于
空气中相反的电荷产生中和。若温度发生变化，自发极化的大小产生变化，于是中性状态受到破坏，而产生电荷的不平衡，若将此不平衡的电荷作为电信号取出，则可作为红外传感器。根据此原理，可作火焰检测器，温度测量仪，此外，还可作光导摄像管，可用于上升、下降快的强脉冲激光输出测量等。
3.湿敏陶瓷
合适的湿度对于生物、生活、生产都非常重要，因此湿度的测量、控制与调节，对于工农业生产、气象环卫、医疗健康、生物食品、货物储运、科技国防等领域均具有十分重要的意义。
17世纪，人们发现随着大气湿度的变化，人的头发会出现伸长或缩短的现象，由此制成毛发湿度计。18世纪时，人们利用水分向大气蒸发时必须吸收潜热的效应，研制成干湿球湿度计。上述湿度计的主要缺点是灵敏度、准确性和分辨率都不够高，且难于和现代的指示、记录与控制设备直接相连。陶瓷湿度传感器测试范围宽、响应速度快、工作温度高、耐污染能力强。故湿敏陶瓷成为人们主要研制、开发的湿敏材料。
湿敏着重研究水分子的附着，在感湿过程中，既有化学吸附，又有物理吸附；既要考虑电子过程，也不能忽视离子导电，在某些场合下，离子导电还可能起主导作用。采用溅射、阳极氧化、溶胶-凝胶等方法可以制作湿敏陶瓷薄膜。目前常用的方法是阳极氧化，即在磷酸、硫酸、草酸等电解溶液中对铝、钽等金属进行阳极氧化，得到厚度为1～1000nm的表面氧化膜。采用阳极氧化时，由于能在较宽范围内选择电解液种类、pH值、温度和生成的电流密度等成膜条件，容易实现对膜层性质的各种控制。氧化铝(Al2O3)、氧化钽(Ta2O5)是主要的感湿薄膜，它们具有响应快、灵敏度高，线性好等特点。
4.压电陶瓷
压电陶瓷是一类晶体物质，它在受到机械压力时，会产生压缩或伸长等形状变化。随着形状的变化，这种晶体的两面会产生不同的电荷，这样，当声波作用在压电陶瓷上的时候，电荷就会变成电讯号。反之，它在交流电压的作用下，又能一会儿伸长，一会儿缩短，变成振动，产生声音。这种现象在物理学上叫压电效应，具有这样效应的陶瓷叫压电陶瓷。
压电陶瓷是一种神通广大的材料。今天，压电陶瓷以其独具的特点应用于国防建设、科学研究、工业生产、人民生活等各个领域中，成为一种神通广大的材料。我国用压电陶瓷制作的压电陀螺，小巧玲珑，灵敏度高，可靠性好，早已驾驭着人造卫星飞上了蓝天。声纳系统是水下导航、通讯、侦察不可缺少的设备，也是开发海洋资源的有力工具，它可以探测鱼群、勘查海底地形地貌等。在这种声纳系统中，有压电陶瓷水声换能器。目前，压电陶瓷是制作水声换能器的最佳材料。工业上，也常用这种压电陶瓷来探测金属材料内部的缺陷。在医学上，也可以用这种陶瓷制成的仪器来检查某些用普通方法检查不出的疾病。现在国外生产的电视机大都采用了压电陶瓷变压器。一只15英寸的显像管，使用75毫米长的压电陶瓷变压器就行了，这样就使电视机体积变小、重量减轻了。
5.磁性陶瓷
具有磁性能的铁氧化物称铁氧体。按晶体结构可分成立方晶系铁氧体、六方晶系铁氧体和斜方晶系铁氧体。氧化物磁性材料在组成上是以氧化铁和其它过渡元素或稀土元素的氧化物为主要成分的复合氧化物。磁性材料按其特性又可分为软磁、硬磁、矩磁、旋磁和压磁铁氧体。
（1）软磁铁氧体此种铁氧体具有尖晶石结构，属对称性高的立方晶系，在低磁场作用下容易产生磁性，且易反转磁化方向。主要用于高频磁芯元件、记忆元件和录音、录像机的磁头。常见的有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体。
（2）硬磁铁氧体又称永磁铁氧体。可用于电信器材中的录音器、拾音器、电话机中的各种电声元件和各种仪表控制器件的磁芯。常用的有钡铁氧体（BaO·xFe2O3，ｘ=5～6）、锶铁氧体（SrO·6Fe2O3）及钴铁氧体。
（3）旋磁铁氧体可用于制作微波元件如隔离器、相移器、旋转器等。主要有尖晶石型、磁铁石型和石榴石型三种。
（4）矩磁铁氧体主要应用于记忆元件、逻辑元件、开关元件或磁放大器。这类铁氧体主要有镁锰铁氧体和锂锰铁氧体。
（5）压磁铁氧体具有磁致伸缩的材料称压磁性材料。广泛应用于超声波仪的换能器、计算机存储器、水下电视、电讯及测量仪的器件等。压磁铁氧体与压电陶瓷都具有相同的应用领域，只是两者使用的频段不同。属于这类陶瓷的有镍铜铁氧体和镍锌铁氧体。
五、其它精细陶瓷简介
1.超导陶瓷
在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。元素周期表中共有26种金属具有超导电性。单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值，人们转向研究金属合金的超导电性。其中Nb3Ge的转变温度为23.1K，它是70年代最高转变温度的超导体。当超导体显示出超导电性时，表示它处于超导态，否则它处于正常态。金属及其合金作为超导材料都是在极低温下才能进入超导态。
低温超导材料要用液氦做制冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体，1986年瑞士的Bednorz和Muller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性，这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度（77K），高温超导材料研究获得重大进展。目前新的超导氧化物系列不断涌现，如Bi-Sr-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。
美国科学家利用一项新技术，成功地使纯的固态C羟基磷灰石（布基球）材料在绝对温度52K（零下221摄氏度）时产生超导性。据称，这是迄今获得的有机超导材料临界温度的最高纪录。
C60是由60个碳原子组成的空心笼状分子，由于形状酷似足球而被称为“布基球”。1990年科学家首次观察到C60材料的超导性，并发现掺杂一些钾金属等物质能够使其超导临界温度有所提高。但在临界温度达到40K左右之后，有关研究便停滞不前。
此前使C60材料产生导电性的机理，在于其中掺杂的钾金属等释放出了带负电的自由电子。美国贝尔实验室的科学家在最新一期英国《自然》杂志上报告说，他们发现可以采取其它的办法使C60材料产生导电性。
此前的研究还发现，往C60材料中掺入杂质，把C60分子彼此推得更开，也可以提高材料的超导临界温度。贝尔实验室的科学家认为，利用类似机理，向含有大量自由空穴的C60材料中掺入适当杂质，有可能将临界温度提高到100K。
超导研究引起各国的重视，一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。例如：发电站通过漫长的输电线向用户送电，由于电线存在电阻，使电能产生消耗，一旦用超导材料做成电缆输电，在输电线上的损耗将降为零。制造大容量发电机，关键部件是线圈和磁体。电阻造成线圈严重发热，如果用超导材料做成超导发电机，可解决冷却难的问题，而且功率损失可减少50%。另外采用超导磁体可实现磁力悬浮，使列车能悬浮在地面上高速前进。核聚变时能释放出大量的能量，为了使核聚变反应持续不断，必须在108℃下将等离子约束起来，这就需要一个强大的磁场。而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。人类只有掌握了超导技术，才有可能把可控热核聚变变为现实，为人类提供无穷的能源。
2.金属陶瓷
金属陶瓷是由金属和陶瓷性非金属组成的烧结材料。广义的金属陶瓷包括难熔化合物合金、硬质合金、弥散型核燃料元件和控制棒材料、金属粘结的金刚石工具材料等。狭义的金属陶瓷是指难熔化合物钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钨、钼等和碳、硼、氮、硅等形成的化合物与金属的烧结材料。
金属陶瓷既有陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀等特性，又具有金属所有的韧性、耐冲击性和易加工性能，所以广泛被用来制作工件的耐磨、耐蚀、耐高温表层，还可用作一些特殊用途。例如，用高温烧结的多层多孔的碳化钛，由于在高温烧结过程其表面形成了氧化钛膜，使其耐高温的熔点温度高达3000摄氏度，因此可作为耐高温材料以及用来制作过滤器和光催化材料；高分子聚合金属陶瓷的应用涉及船舶、海洋工程、石油、化工、冶金、机械、电力、水利、矿山、航空以及军事装备等领域；TiN、TiC金属陶瓷刀具具有优良的力学性能，是一种高技术含量和高附加值的刀具。
3.可贮存核废料的陶瓷
美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室宣称，某些具有与氟石晶体类似结构的陶瓷材料可很好地阻碍辐射危害。固有的辐射可引起放射性基质材料膨胀或开裂，使得贮存的废料不稳定并易于泄漏，而这些陶瓷材料的原子可以移动以调节由辐射危害引起的缺陷。
据研究材料小组的组长发表在Science 2000年第4期的文章称，“氟石型陶瓷材料有希望成为一种安全可靠、防辐射的材料，应该在贮存核废料方面作深入研究”。
为了验证他们的理论，研究人员分析了烧绿石和氟石结构。烧绿石是一种存在于花岗岩和伟晶岩（粗晶火成岩）中的棕黑色矿物。氟石是一种蓝绿色的矿物，用于炼钢和在陶瓷及化工业中使用。
初步的辐射危害实验证实，氟石比烧绿石更抗辐射。这些结果允许设计用于锕系元素和辐射性废料的陶瓷基质材料的化学持久性和辐射允许量。研究人员还发现当复合物的原子结构中含有大的金属离子如氧化锆时，其耐辐射性能会增强。
4.抗菌抗霉陶瓷
近期，日本太平化学产业株式会社研制成功一种多功能抗菌抗霉陶瓷。这种多孔陶瓷在现有抗菌陶瓷生产技术上又有了新的突破，不仅进一步提高了抗菌性，而且增强了抗霉性，同时也显示出良好的物理力学性能。据介绍，这种陶瓷所用原料采用特定的晶体粉料和烧结温度高于晶体粉料的陶瓷材料。晶体粉料是在镁、钙、锶等碱土类金属，锌、铝中的一种以上的金属难溶性正磷酸盐或难溶性正磷酸复盐中，加添钼离子和银离子溶液，于40℃下机械化学反应制成，生产时可任意成型，烧结温度控制在650℃以上。试验证明，由于机械化学反应，铜和银离子结合，坚固地保持在表层内部；烧结时晶体粉料成为陶瓷材料粘结料，在其周边形成微细孔，使其表面积增大，这种陶瓷能长时间放出抗菌抗霉所需的充分铜和银离子，发挥对人体无害的抗菌抗霉效果，并克服了现有抗菌陶瓷力学强度、耐热、耐水性差的缺陷。因此，其用途更为广泛，适用于冷却塔、净水器、贮水池、建筑物墙面以及日常的生活用品，如鞋、内衣、刀把等。
5.对CO2具有高吸收能力的陶瓷
日本东芝公司与东芝陶瓷公司一起开发出高效吸收、排放二氧化碳（CO2）的陶瓷。开发的材料是锂硅酸盐。该材料在700℃以下的温度条件下与二氧化碳接触，便与其反应，并被锂氧化物吸收。超过700℃则相反，放出二氧化碳。这种陶瓷材料是以锂金属和锆矿化合物为原料制成的：先将锆矿化合物制成粉末，再与锂金属微粒混合，然后在高温下烧结。这种材料一接触到高温气体，其中的锂就与气体中的CO2发生化学反应，生成液态的氧化锂，并被存在于陶瓷表面的无数微孔所吸收。这种陶瓷材料十分适合于火力发电厂等高温、高压场所的CO2清除装置，可大幅度降低CO2的排放量，有利于减低温室效应和环境保护。
研究小组确认，每100kg锂硅酸盐能够吸收36kg二氧化碳，理论上将可以吸收73kg。另外，吸收速度也比现在的二氧化碳吸收材料锂锆石高30倍。在500℃的温度下使用1t的吸收材料能够在10min内吸收300kg的二氧化碳。
硅与锆矿石相比，原料价格仅为1/7，材料成本变得很低。据说分离、回收1t二氧化碳的成本，其中包括液化二氧化碳的成本和运输成本等在内需要9000日元左右。如果使用新材料，将可以大幅度地降低约占这其中一半的二氧化碳吸收工序的成本。
据东芝公司计算，发电规模相当于实际发电厂1/100等级的输出功率3MW 级别的发电系统的情况下，每小时二氧化碳的排出量为1t，如有4t锂硅酸盐便能够全部吸收。
以电力公司为中心研究开发二氧化碳分离系统十分活跃，但由于如何处理吸收的二氧化碳却成了一个大问题，因此尚没有被实际应用。东芝公司的目的一方面是在分离系统方面向研究机关提供吸收材料，另一方面开发高效率廉价的系统。
6.超塑性陶瓷
日本物质和材料研究机构最近开发成功一种具有超塑性的新型陶瓷。这种陶瓷在高温下能够象金属一样被拉长，可用来制造形状复杂的机械零件。这种新陶瓷是把钴、铝和尖晶石三种材料混合在一起（三者的比例是4:3:3），用一般方法烧制出来的。试验结果表明，1cm的材料片在1650℃的高温下，其应变速度1s可拉长1cm，是一般陶瓷的大约100倍。它可以像金属一样，进行轧制和锻造，制造发动机和涡轮机零件等产品。
7.超硬陶瓷
据美国衣阿华州的艾姆斯国家实验室报道，该实验室的科研人员把硼、铝和镁与少量的硅和其它添加剂混合，制成一种硬度仅次于金刚石的第二硬度材料。该材料牌号为BAM，其硬度为46GPa，而立方氮化硼的硬度为45GPa，金刚石的硬度为70～100GPa。然而，立方氮化硼的成本为每磅1500～7000美元，而BAM的预计成本为每磅700美元左右。该实验室的科技人员还计划进行更广泛研究，包括测定这种材料的其它性能，以及创立批量生产的一些方法等。他们也想探索生产能沉积成抗磨损表明涂层的均匀粉末，用于推土机刮土铲及采矿工具等方面。
据有关科研人员称，该材料每个晶胞有64个原子，金刚石每个晶胞有8个碳原子。这种材料的结构复杂性提供了改变其物理性能的几种方法。这位科研人员又称，“如果我们往结构中添加硅，那么我们认为能改变键合条件，并且它能够加工。它能制成更硬的材料。这是我们试验的第一种添加剂，而它能恰好产生一种可以与立方氮化硼媲美的材料。但也有可能产生进一步增加材料硬度的变体”。此外，这种材料的膨胀系数接近于铁，表明BAM材料的涂层能与钢粘结牢固。
特种陶瓷材料的制备工艺 10材料1班 王俊红，学号：1000501134 摘 要：介绍粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法。 目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些急需解决的问题。 当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。 压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。 多种胶体原位成形工艺，固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词：特种陶瓷；成形；烧结；陶瓷材料 前言：陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类， 特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。 它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。 特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。 因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 正文：特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步：第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成形，第三步是烧结。 特种陶瓷制备工艺流程图 一、 陶瓷粉体的制备 粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即粉末制备 坯料制备 成型 干燥 烧结 后处理 热压或热等静压烧结 成品
陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分的影响。粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。 传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法（干磨、湿磨）进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧。由于达不到微观均匀，而且粉末的细度有限（通常很难小于 l μm 而达到亚微米级），因此人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型： 1.固相法： 化合反应法：化合反应一般具有以下的反应结构式： A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 两种或两种以上的固态粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末，有时也伴随一些气体逸出。 钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应： BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 该固相化学反应在空气中加热进行。生成用于PTC制作的钛酸钡盐，放出二氧化碳。但是，该固相化合反应的温度控制必须得当，否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。 热分解反应法：
1名词解释 特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，具有优异特性的陶瓷。 粉体颗粒：指在物质的本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态基本颗粒。 团聚体：由一次颗粒通过表面力吸引或化学键键合形成的颗粒，它是很多一次颗粒的集合体。 胶粒：即胶体颗粒。胶粒尺寸小于100nm，并可在液相中形成稳定胶体而无沉降现象。 6什么是固相法、气相法、液相法，简述工艺流程 固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。 固相原料——配料——混合——合成——粉碎——粉体 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成粉体的方法。 蒸发-凝聚法（PVD）：原料——高温气化——急冷——粉体 蒸发-凝聚法是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。 气相化学反应法(CVD)：金属化合物蒸气——化学反应——粉体 气相化学反应法是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。 液相合成法也称湿化学法或溶液法。溶液法从均相的溶液出发，将相关组分的溶液按所需的比例进行充分的混合，再通过各种途径将溶质与溶剂分离，得到所需要组分的前驱体，然后将前驱体经过一定的分解合成处理，获得特种陶瓷粉体，可以细分为脱溶剂法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。 溶液制备——溶液混合——脱水——前驱体——分解合成——粉体 7常用的气相法有哪些，各有何特点（3个）
特种陶瓷的制备工艺综述及其发展前景 摘要：本文主要介绍了粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法以及未来的发展趋势。目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些面临急需解决的问题。当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。多种胶体原位成形工艺，固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词：特种陶瓷；成形；烧结；粉末冶金；陶瓷材料 引言 陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 1 陶瓷原料的制备方法 粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。 由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著
特陶原料及设备的选用1、主要设备一览表 2、设备的主要技术参数及说明 2.1气流磨（QLM-400） 2.1.1结构组成 表2-2-1
2.1.2技术参数表 2-2-3
气流磨是通过无外部热能供给的高能球磨过程制备纳米粉体，该系统可靠性高、操作方便、一次出品率高[3,5]，产量指标已经达到国际标准及日本标准，产品可以替代国外产品，得到业内人士的肯定。还解决了传统的球磨机效率低，粉磨后粉体粒径分布范围宽的缺点。 2.2干压成型机（IR-520) 2.2.1技术参数 表 2-2-1 2.2.2结构组成 干压成型机手轮，动压轮，定压轮，摆线针轮，减速机，电动机等。适用于压制陶瓷、磁性材料等材料。该机自动化程度高, 具有在安全生产提高生产率的同时节省材料，省工、省时、一机多用的特点，是干压陶瓷、磁性材料成型机械首选。该机精度高，压片稳定，性能好，成品率高。精锐机械厂生产的全自动陶瓷成形机采用PLC控制，各动作的时间通过文本输入，并且全部可调。可以自动脱模，自动清洁浇口，无需人工清理。标准化模架设计，自动对模，使装换模具时间更短。 2.2.3特点 干压成型机具有设计先进、结构合理、安装调试容易、操作方便、工作范围大、
调节性能好、生产周期短、成本低、生产效率高、易于自动化，废品率低等优点，可满足粉末成型时的不同要求。 2.3 冷等静压机（LDJ100/320-300I） 2.3.1技术参数 表 2-3-1 2.3.2结构组成 冷等静压机主要由弹性模具、缸体(高压容器)、框架、液压系统等组成。 (1)弹性模具。用橡胶或树脂材料制成。物料颗粒大小和形状对模具寿命有较大影响。模具设计是等静压成型的关键，因为坯体尺寸的精度和致密均匀性与模具关系密切。将物料装入模具中时，其棱角处不易为物料所充填，可以采用振动装料，或者边振动，边抽真空，效果更好。 (2)缸体。能承受高压的容器。一般有两种结构形式：一种是由两层简体热装而成，内筒处于受压状态，外筒处于受拉状态，这种结构形式只适用于中小型等静压成型设备；另一种是采用钢丝预应力缠绕结构，用机械性能良好的高强度合金钢作为芯简体，然后用高强度钢丝按预应力要求，缠绕在芯筒外面，形成一定厚度的钢丝层，使芯筒承受很大的压应力。即使在工作条件下，也不承受拉应力或很小的拉应力，这种容器具有很高的抗疲劳寿命，可以制造直径较大的容器。容器的上塞和下塞都是活动的，加压时，上下塞将力传递到机架上。 (3)框架。有两种结构形式：一种为叠板式结构，采用中强度钢板叠合而成；另一种为缠绕式框架结构，由两个半圆形梁及两根立柱拼合后用高强度钢丝预应力缠绕而成。这种结构受力合理，抗疲劳强度高，工作安全可靠。 (4)液压系统。由低压泵、高压泵和增压器以及各式阀等组成。开始由流量较大的低压泵供油，达到一定压力后，再由高压泵供油，如压力再高，则由增压
特种陶瓷概述 10机电一体化3班xxx 指导老师xxx 摘要：本文回顾了陶瓷材料的发展历史，着重评述了特种陶瓷如工程结构陶瓷、生物陶瓷、功能陶瓷等的发展现状，并展望了特种陶瓷的未来发展。 关键词：特种陶瓷、分类、应用、发展及其新动向 1 前言 信息技术、能源和材料是现代文明的三大支柱，材料是人类生产活动和生活必须的物资基础。从现代科学技术发展史可以看到，每一项重大的新技术发现，往往都有赖于新材料的发展。随着能源开发、空间技术、激光技术、传感技术等新技术的出现，现有的一般用途的材料已难以满足要求，开发和有效利用高性能材料和功能材料开始引人瞩目。陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨等特点，因而成为新材料的发展中心。 2 特种陶瓷的定义及分类 特种陶瓷(special ceramics)又叫精细陶瓷(fine ceramics)、先进陶瓷(advanced ceramics)、高技术陶瓷(high-technology ceramics)、或高性能陶瓷(high-performance ceramics)。一般认为，特种陶瓷是“采用高精度的原材料，具有精确控制的化学组成、按照便于控制的制作技术加工的、便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”。它的出现与现代工业忽然高技术密切相关。近20年来，由于冶金、汽车、能源、生物、航天、通信等领域的发展对新材料的需要陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的产业。而特种陶瓷在许多方面都突破了传统陶瓷的概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。 特种陶瓷按照显微结构和基本性能，可分为结构陶瓷、功能陶瓷、智能陶瓷、纳米陶瓷和陶瓷基复合材料。 结构陶瓷：用于高压高温、抗辐射、抗冲击、耐腐蚀、耐磨等环境下的陶瓷材料，可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷等。 功能陶瓷：具有接受特殊敏感功能的陶瓷制品，可分为电功能陶瓷、磁功能陶瓷、光功能陶瓷、生物功能陶瓷。 智能陶瓷：能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷材料，主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流陶瓷。 纳米陶瓷：晶粒或颗粒处于纳米范围(1-100nm)的陶瓷，包括纳米陶瓷粉体、纳米陶瓷纤维、纳米陶瓷薄膜、纳米陶瓷块体。 陶瓷基复合材料：由陶瓷基体和增强体所组成的复合材料，其性能比单一材料的性能优越。初具有陶瓷的高强度、高硬度，良好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等特点外，还使陶瓷的韧性大大提高，强度和模量也有一定提高。主要有纤维增强、晶须增强、颗粒增强陶瓷基复合材料。 根据陶瓷的性能，吧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（既透明陶瓷）、磁性瓷、耐酸陶瓷和死亡陶瓷。 按照化学组成划分有： 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、
特种陶瓷材料 电气05 黄纯 内容摘要：材料是人类用以制作有用物件的物质，是人类社会进步的物质基础和先导。人类历史的发展无不伴随着材料的发明，应用和发展。从原始社会以来，人类经历了石器时代，青铜时代和铁器时代。现在已经跨进按照人类需要设计材料，合成材料和应用材料的新时代。目前，材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。 关键词：特种精细陶瓷材料性能形成基础应用发展 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。陶瓷材料分为普通陶瓷（传统陶瓷）材料和特种陶瓷（现代陶瓷）材料两大类。 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。 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。陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。 研究陶瓷的结构和性能的理论的展开：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。 陶瓷材料又称精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功
日用陶瓷材料的应用与发展 法学092 刘婷09437105 陶瓷材料是人类应用时间最早，并且应用领域最广的材料之一。它是一种天然或人工合成的粉状合成物，经过成型或高温烧结，由金属元素和非金属的无机化合物构成的固体材料。 陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、原料丰富、成本低廉等诸多优点。现在，最受关注的三大固体材料是金属材料、高分子材料，以及陶瓷材料。按照其用途的不同，通常可将陶瓷材料分为工业、艺术和日用陶瓷三大类。其中工业陶瓷是指应用于各种工业的陶瓷制品，包括建筑陶瓷、化工陶瓷、电子陶瓷和特种陶瓷几大类；艺术陶瓷主要指花瓶、雕塑等以陈列欣赏和美化环境为主要作用的陶瓷；而日用陶瓷主要是指如餐具、茶具、洁具等日常生活中应用的陶瓷制品。本文主要研究日用陶瓷的应用形式及其发展趋势。 陶瓷材料与其他材料 相对而言，金属材料具有良好的延展性和可塑性，具有良好的热传导性，可是其耐温性和耐腐蚀性较差。高分子材料具有耐腐蚀性和可加工性，色彩丰富，但是其机械强度，耐高温性和耐磨性较差。陶瓷具有高硬度、耐磨、耐酸、耐碱、耐热、耐冷等优越的性能，肌理富于变化，色彩丰富而且不褪色，造型可塑性强，在丰富人们的物质和精神生活，美化环境，以及提升生活品质等方面可达到作用，是其他材料不可替代的。陶瓷致命的缺点在于高脆性和韧性差，这是材料结构所决定的。在室温下，陶瓷材料分子结构几乎不会产生滑移和位错运动，材料处于受力状态时无法通过塑性变形来松弛应力[2]。但是随着生产技术的发展和陶瓷新品种的开发，必然可在其原有基础上逐步改善其容易碎裂的不足，满足相应的产品设计要求。 现在，金属材料和高分子材料越来越多的应用于餐具，容器等日用产品，走
ZrO2精细陶瓷材料湿法成型工艺概述 摘要：Zr02具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下为导体等良性质。在20世纪70年代出现了氧化锆陶瓷增韧材料，使氧化锆陶瓷材料的力学性能获得了大幅度的提高，极大的扩展了Zr02在结构陶瓷领域的应用。 本文主要介绍了论述了氧化锆精细陶瓷材料的湿法成型工艺的有关研究现状，分析了不同工艺方法的优缺点和应用领域。 关键词：关氧化错高性能陶瓷制备应用 就目前陶瓷制备工艺的发展水平来看，成型工艺在整个陶瓷材料的制备过程中起着承上启下的作用，是保证陶瓷材料及部件的性能可靠性及生产可重复性的关键，与规模化和工业化生产直接相关。下面介绍氧化锆精细陶瓷材料湿法成型较为常用的几种方法。 一、注浆成型 注浆成型属于传统工艺，适合制备形状复杂的大型陶瓷部件，但坯体质量，包括外形、密度、强度等都较差，工人劳动强度大且不适合自动化作业。 二、热压铸成型 热压铸成型是在较高温度下使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)混合，获得热压铸用的浆料，浆料在压缩空气的作用下注入金属模具，保压冷却，脱模得到蜡坯，蜡坯在惰性粉料保护下脱蜡后得到素坯，素坯再经高温烧结成瓷。热压铸成型的生坯尺寸精确。内部结构均匀，模具磨损较小，生产效率高，适合各种原料。蜡浆和模具的温度需严格控制，否则会引起欠注和变形，因此不适合用来制造大型部件，同时两步烧成工艺较为复杂，能耗较高。 三、流延成型 流延成型是把陶瓷粉料与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合，得到可以流动的粘稠浆料，把浆料加人流延机的料斗，用刮刀控制厚度，经加料嘴向传送带流出．烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料，为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物，要求严格控制工艺参数，否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低和不易剥离等缺陷。所用的有机物有毒性，会产生环境污染，应尽可能采用无毒或少毒体系，减少环境污染。 四、直接凝固注模成型 直接凝固注模成型是由苏黎世联邦工学院开发的一种成型技术。将溶剂水、陶瓷粉体和有机添加剂充分混合形成静电稳定、低粘度、高固相含量的浆料，在其中加入可改变浆料pH值或增加电解质浓度的化学物质，然后将浆料注入到无孔模中。工艺过程中控制化学反应的进行，使注模前反应缓慢，浆料保持低粘度，注模后反应速度加快，使流态的浆料转变为固态的坯体。得到的生坯具有很好的机械性能，强度可以达5×103Pa。生坯经脱模、干燥、烧结后，形成所需形状的陶瓷部件。其优点是不需或只需少量的有机添加剂(小于1％)，坯体不需脱脂，密度均匀，相对密度高(55～70％)，可以成型大尺寸、形状复杂的陶瓷部件。其缺点是添加剂价格昂贵，反应过程中一般有气体放出。 五、注射成型 注射成型在20世纪70年代末80年代初开始应用于陶瓷零部件的成型。该方法通过添加大量有机物来实现瘠性物料的塑性成型，是陶瓷可塑成型工艺中最普遍的一种方法。在成形过程中，除了使用热塑性有机物(如聚乙烯、聚苯乙烯)
创新实验设计与训练报告
特种陶瓷的应用与发展 摘要：特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。 关键字：特种陶瓷应用发展前景 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。 按照化学组成划分有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷，其他还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。 除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。 为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，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。 随着科学技术的发展，人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展，产生更多更新的品种。 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。 特种陶瓷的应用
特种陶瓷概述 特种陶瓷概述 摘要本文主要叙述了国内特种陶瓷市场发展和生产现状，讲述了相关的制备方法和最新的相关技 术前沿工艺，最后展望了特种陶瓷未来的发 展趋势。 关键词特种陶瓷；市场现状；制备工艺；发展规模 、八、， 刖言 特种陶瓷也称为先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷等，突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限，主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料，有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料，是一种采用现代材料工艺制备的，具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能
复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发 展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在 现代工业技术，特别是在咼技术、新技术领域中的 地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二^一 世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地 位。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，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、宇航等领域。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。 1.发展现状 1.1市场情况: 与20年前相比，目前我国特陶行业结构变化巨大，私营企业、外资企业的数量和比重迅猛增加，特别是外资企业增长势头迅猛，约占我国全部特陶企业的10%左右。当前在电子陶瓷行业中，股份制和三资企业市场竞争力最强。我国特陶市场的开放和市场规模的潜力，吸引许多国外企业纷纷进入，投资不断增加，规模逐步扩大，其投资模式已从最初的产品输入（经销产品）到生产输入（投资设厂），再到应用研究输入（设立实验室），对我国本土特陶企业带来巨大挑战。 1995年我国特种陶瓷产品销售额80亿元人民币（约合10亿美元），其中电子陶瓷约占70%约56亿元；结构陶瓷占30%约为24亿元。相当于日本的1/9、美国的1/5 ,与欧洲的市场规模相当。2015年，特种陶瓷产品产值达到约450 亿元。 45U 460 400
普通陶器:即指土陶盆、罐、缸、瓮，以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品，原料颗粒比较粗。 瓷：用高岭土等烧制成的材料，质硬且脆，比陶质细致，也称瓷器 瓷石：主要含石英和绢云母。由于它是石质,一般是用机器粉碎。瓷石是天然配好的制瓷原料，在1200-1250℃的温度下可以单独烧成瓷器，这就是所谓的“一元配方”。 高岭土：元代，景德镇发现了高岭土，并将其掺入瓷石中，即所谓的“二元配方”，它提高了原料中铝的含量，使瓷胎可以耐受1280-1300℃的高温，这是提高瓷胎坚固性的必要条件。 陶瓷：以无机非金属物质为原料，在制造或使用过程中经高温（540℃以上）煅烧而成的制品和材料。狭义：无机非金属材料中的一种类型（水泥、玻璃、陶瓷等）。广义：一切无机非金属材料及制品统称陶瓷。 特点：1、原料丰富（Clarke value，占地壳总量的70-80%）2、性能优越：(抗压)强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等3、与金属、高分子、复合材料呈四足鼎立之势 传统陶瓷:由粘土等硅酸盐天然原料为主的坯料制成的日用餐具、耐火材料、水泥、瓶玻璃、卫生洁具等。 近代陶瓷:以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiC、Si3N4等人工原料或合成原料为坯料制成的陶瓷。 特种陶瓷:采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成、严格控制成型及烧结工艺所合成的，达到设计的微观结构和精确的尺寸精度，并具有优异特性的陶瓷。日本称技术陶瓷 结构陶瓷：用于机械结构零件的陶瓷。 功能陶瓷：具有特殊的电、磁、声、光、热、化学及生物功能的陶瓷。陶瓷材料的结构与性能 1、材料的成分、显微组织结构与性能（一体化，正交化试验方法） 2、材料的结构受到组成及加工工艺的制约 3、显微结构的研究指导材料工艺的制订与优化 特种陶瓷的主要研究领域1、优化结构，获得优异性能2、材料的性能评价与可靠性 单相多晶体：陶瓷的相组成主要由单一相的多个晶体组成 多相多晶体：除了晶相（可能多相）外，还有气孔和玻璃相 晶相的结构：晶粒大小(晶粒度)、分布、形态，结晶特性、取向、晶界及表面形态 晶相：决定陶瓷基本性能的主导物相。单相多晶、多相多晶 晶形：晶体在形成、生长过程中，习惯性地、自发地按一定的规律生长和发育成一定的几何形态。（自形晶：完整（完全发育）晶体；半自形晶和他形晶：生长受到抑制，部分完整或很不完整。） 主晶相：决定材料基本性能。次生相：对陶瓷性能起重要调节性能。（析出相） 玻璃相：配料中引入的各种杂质组分经高温烧结的物理、化学反应，形成液相，冷却时转变为玻璃相（常分布于晶界部位）。 结构与作用—烧结体中起粘结作用，粘结晶相，连续分布—填充气孔、烧结体致密化—降低烧结温度，促进烧结—抑制晶体长大、防止晶形转变（低温烧结）—有利于杂质、添加物的重新分布—液相量依陶瓷的用途而定（液相量↑易变形，耐火度↓强度↓介电性↓）—热处理，促进玻璃相
中国特种陶瓷现状 能源，材料和信息是当代文明的三大支柱。新材料是新技术，新产业赖以形成和发展的基础，特种陶瓷（工程结构陶瓷，电子陶瓷，生物陶瓷）具有电、声、光、磁、热、力学、化学、医学等一种或多种物理，化学功能，在许多场合不论现在或将来都不能为其它材料所取代，已成为用途广泛，迅速发展的新兴产业，各发达国家均投入大量人力，物力研究和开发，竞争十分激烈。美国提出的“先进材料与材料制备”计划，每年用于材料研究工程费高达20~25亿美元，以提高其竞争力，越来越多的国家已意识到，就某种意义上说，谁掌握了高性能材料，谁就掌握了未来的先进技术，另一方面，特种陶瓷材料属技术密集，知识密集的学科，材料的性能不仅与化学组成有关，而且很大程度上取决于材料内部结构,而结构的形成又与材料制备起始状况，工艺过程等密切相关。因此研究开发的特点是要求高，难度大，获取技术和情报困难，引进高级技术，人才十分不易，价格十分昂贵。 当前工程结构陶瓷的研究经历了一段全球“陶瓷热”的鼎盛时期后已逐渐冷静下来，转入深入细致的基础性工作。针对结构陶瓷的弱点之一的脆性，近年来，陶瓷材料科学家围绕提高陶瓷韧性方面进行了许多卓有成就的研究；电子信息正向着集成化，微型化和智能化方向发展，相应地要求电子元器件逐步向微型化、薄膜化、多功能、高效能、高可靠性和高稳定性方向发展；生物陶瓷作为医用材料和金属材料.高分子材料相比，具有生物相容性好的优点，正受到医疗界的重视，已成功用于人造骨，关节，牙齿等。 特种陶瓷种类繁多，本文仅就某些陶瓷材料及其相关问题，提出某些见解进行商讨，以期促进我省，我国特种陶瓷的迅速发展。 1、基础研究和应用基础研究 特种陶瓷材料的开发应用首先依赖于新材料的发现和人工合成。由于现代科学技术的发展，化学与材料科学的发展与有机结合，产生了材料化学，物理与材料科学紧密结合形成了材料物理。近百年来，新化合物、固溶体、多晶型等不断涌现。特种陶瓷领域中，合成化合物及材料特性方面取得了某些重大进展（表1）。 伴随着电子陶瓷元器件向轻、薄、短、小、多功能、高性能、高可靠性、高密度表面组装的发展需要，以及日益激烈的市场竞争,要求高合格率和低成本化，必须加强基础研究和应用基础研究。当前国内虽然有一批知名企业、单位，正从事这方面相关的研究工作，并已取得了长足的进步。但另一方面大都为跟踪研究，很少或缺乏独立自主的基础研究和应用基础研究。例如，有人对纳米材料基本特性尚缺乏应有的认识，就提出许多纳米产品进行误导；又如陶瓷相图研究国外十分重视，它是一项长期艰苦的复杂工作，国内已很少见到这方面的报导；界面物理化学及陶瓷材料设计等方面的工作，由于对仪器设备，计算技术要求高，费用大，国内至今这方面的工作少见报道；机械装备设计，加工制造与
苏州特种陶瓷项目申报材料 规划设计/投资方案/产业运营
承诺书 申请人郑重承诺如下： “苏州特种陶瓷项目”已按国家法律和政策的要求办理相关手续，报告内容及附件资料准确、真实、有效，不存在虚假申请、分拆、重复申请获得其他财政资金支持的情况。如有弄虚作假、隐瞒真实情况的行为，将愿意承担相关法律法规的处罚以及由此导致的所有后果。 公司法人代表签字： xxx科技发展公司（盖章） xxx年xx月xx日
项目概要 氮化铝陶瓷是一种高温耐热材料，其热导率高，较氧化铝陶瓷高5倍以上，膨胀系数低，与硅性能一致。使用氮化铝陶瓷为主要原材料制造而成的基板，具有高热导率、低膨胀系数、高强度、耐腐蚀、电性能优、光传输性好等优异特性，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。随着我国电子信息产业蓬勃发展，我国市场对PCB基板的需求不断上升，氮化铝陶瓷基板凭借其优异性能，市场占有率正在不断提升。 陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块。 该陶瓷基板项目计划总投资12380.88万元，其中：固定资产投资8824.26万元，占项目总投资的71.27%；流动资金3556.62万元，占项目总投资的28.73%。 达产年营业收入27655.00万元，总成本费用20970.24万元，税金及附加231.13万元，利润总额6684.76万元，利税总额7837.93万元，税后净利润5013.57万元，达产年纳税总额2824.36万元；达产年投资利润率53.99%，投资利税率63.31%，投资回报率40.49%，全部投资回收期3.97年，提供就业职位396个。 报告根据项目工程量及投资估算指标，按照国家和xx省及当地的有关规定，对拟建工程投资进行初步估算，编制项目总投资表，按工
现代工业上陶瓷材料的应用与发展 摘要：阐述陶瓷材料的结构相、分类和陶瓷基复合材料的特性,以及陶瓷材料 在车辆上的应用。简要介绍手机电池中正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）和它们所起的不同作用。 关键词：传统陶瓷新型陶瓷传感器 PTC热敏电阻 NTC热敏电阻特性应用 引言：本文主要介绍陶瓷材料在汽车和手机这两个在当今社会中最具代表性的 工业中的应用与发展。陶瓷是古老而又新型的材料，它是用天然或人工合成的无机粉状物料，经过成型和高温烧结而制成的一种多相固体材料。利用天然硅酸盐矿物(如粘土、长石、石英等)为原料制成的陶瓷叫普通陶瓷，也叫传统陶瓷。这类陶瓷原料来源广，成本低，用量大。天然原料中的杂质对陶瓷的性能不利，人们用纯度高的人工合成原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物等)，用传统陶瓷工艺方法制造的新型陶瓷，也叫现代陶瓷或特种陶瓷。新型陶瓷材料在现代工业的许多方面都已经发挥了巨大作用，现代工业应用多属精细陶瓷。比如在汽车上很早以前就有火花塞、窗玻璃、水泵的机械式密封使用了陶瓷。而且作为排放对策，触媒载体、氧传感器、爆震传感器等功能陶瓷相继出现。目前，已有许多发动机零件采用结构陶瓷制造，不久将来，陶瓷发动机将会出现。而在当今社会不可或缺的通讯工具——手机中，也可以看到精细陶瓷材料的身影。 1.陶瓷的结构相 陶瓷一般由晶相、玻璃相和气相组成。 (1)晶相晶相是体现陶瓷材料性质的主要组成相。大多数陶瓷材料是由离子键(如MgO、CaO、Al203等)和共价键(如金刚石、SiC等)为主要结合键。晶体中非金属元素的原子直径大，可排列成不同的晶系，形成晶体"骨架"，金属原子的直径小，处于骨架的间隙中。 陶瓷晶体中主要的两类结构是硅酸盐结构和氧化物结构。陶瓷材料是多相多晶体材料，其物理化学性能主要由晶相决定。晶相中晶粒的大小对陶瓷的性能影响很大。晶粒越细，晶界越多，裂纹扩展越不容易，材料的强度越高。这一点和金属材料很相似。 (2)玻璃相玻璃是非晶态材料，由熔融的液体凝固得到。陶瓷中玻璃相的作用是将分散的晶相粘结在一起;降低烧成温度;抑制晶体长大以及填充气孔空隙。但玻璃相的机械强度比晶相低，热稳定性差，在较低的温度下就开始软化。而且往往因带有一些金属离子而降低陶瓷的绝缘性能。工业陶瓷要控制玻璃相的数量，一般约为20%～40%。
国外：精细陶瓷（高级陶瓷、高级工业陶瓷）系列标准（日本） 1、标准名称[中文]：精细陶瓷(高级陶瓷、高级工业陶瓷).使用电流中断技术的固体氧化物电化学电池用单个电池电极试验方法 标准名称[英文]：Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Single cell polarization test method for solid oxide electrochemical cell by current interruption technique 标准编号: JIS R1684-2008 标准类型: 发布单位: JP-JISC 发布日期: 2008-1-1 实施日期: 开本页数: 14P;A4 国际标准分类号: 81.060.30 国别: 日本 2、标准名称[中文]：精细陶瓷(高级陶瓷、高级工业陶瓷).光催化材料的空气净化性能的试验方法.第5部分:甲苯的清除
标准名称[英文]：Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Test method for air purification performance of photocatalytic materials -- Part 5: Removal of methylmercaptan 标准编号: JIS R1701-5-2008 标准类型 发布单位: JP-JISC 发布日期: 2008-1-1 实施日期: 开本页数: 18P;A4 国际标准分类号: 81.060.30 国别: 日本 关键词: 3、标准名称[中文]：精细陶瓷(高级陶瓷、高级工业陶瓷).光催化材料的空气净化性能试验方法.第4部分:甲苯的清除 标准名称[英文]：Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Test method for air purification performance of photocatalytic materials -- Part 4: Removal of formaldehyde 标准编号: JIS R1701-4-2008 标准类型:
特种陶瓷概述 摘要本文主要叙述了国内特种陶瓷市场发展和生产现状，讲述了相关的制备方法和最新的相关技术前沿工艺，最后展望了特种陶瓷未来的发展趋势。 关键词特种陶瓷；市场现状；制备工艺；发展规模 前言 特种陶瓷也称为先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷等，突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限，主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料，有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料，是一种采用现代材料工艺制备的，具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，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。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，必将占据十分重要的地位。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，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、宇航等领域。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。 1.发展现状 1.1市场情况： 与20年前相比，目前我国特陶行业结构变化巨大，私营企业、外资企业的数量和比重迅猛增加，特别是外资企业增长势头迅猛，约占我国全部特陶企业的10%左右。当前在电子陶瓷行业中，股份制和三资企业市场竞争力最强。我国特陶市场的开放和市场规模的潜力，吸引许多国外企业纷纷进入，投资不断增加，规模逐步扩大，其投资模式已从最初的产品输入（经销产品）到生产输入（投资设厂），再到应用研究输入（设立实验室），对我国本土特陶企业带来巨大挑战。 1995年我国特种陶瓷产品销售额80亿元人民币（约合10亿美元），其中电子陶瓷约占70%，约56亿元；结构陶瓷占30%，约为24亿元。相当于日本的1/9、美国的1/5，与欧洲的市场规模相当。2015年，特种陶瓷产品产值达到约450亿元。
《陶瓷工艺学》教学大纲
的物理化学变化。 本章难点：配方计算包括由化学组成计算配方，由实验公式计算配方，由矿物组成计算配方，由分子式计算配方，以及更换原料时的重配计算。可塑泥团的流变特性，陶瓷泥浆的流变特性及影响因素。矿物煅烧时的变化。 第三章釉层的工艺基础（6学时） 3.1 釉料的组成 3.1.1 釉的分类 3.1.2 确定釉料组成的依据 3.1.3 釉料配方的计算 3.2 釉层的形成 3.2.1 釉层形成过程的反应 3.2.2 釉料与坯体的作用 3.2.3 釉层的显微结构 3.3 釉层的性质 3.3.1 釉层的物理化学性质 3.3.2 坯-釉适应性 3.3.3 釉的析晶 本章重点：铅釉，石灰釉，长石釉的主要特性，釉料成分的种类，确定釉料组成的依据，釉料冷却过程的变化，釉的熔融温度范围，釉的粘度与表面张力，釉的化学稳定性，坯釉适应性，釉熔体的析晶过程，影响釉熔体析晶的因素，析晶对釉面光学性质的影响。 本章难点：釉料加热过程的变化，釉层中气泡的产生，釉料与坯体的作用，长石质透明釉，乳浊釉的显微结构，釉的热膨胀性，釉的弹性，釉的硬度，釉的介电性质。 第四章生产过程（16学时） 4.1 原料的处理 4.1.1 原料的精选 4.1.2 原料的预烧 4.1.3 原料的合成 4.2 坯料的制备 4.2.1 坯料的种类和质量要求 4.2.2 原料的细粉碎 4.2.3 泥浆的脱水 4.2.4 造粒及陈腐和真空处理 4.3 陶瓷成型方法与模具 4.4 生坯的干燥 4.4.1 干燥的工艺问题 4.4.2 干燥制度确定 4.4.3 干燥方法 4.5 施釉 4.5.1 釉浆的制备 4.5.2 施釉 4.6 烧成 4.6.1 烧成制度的制订 4.6.2 低温烧成与快速烧成 4.6.3 烧成新方法
（发展战略）日用陶瓷材料的应用和发展方向
日用陶瓷材料的应用和发展 法学092刘婷09437105 陶瓷材料是人类应用时间最早，且且应用领域最广的材料之壹。它是壹种天然或人工合成的粉状合成物，经过成型或高温烧结，由金属元素和非金属的无机化合物构成的固体材料。 陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、原料丰富、成本低廉等诸多优点。当下，最受关注的三大固体材料是金属材料、高分子材料，以及陶瓷材料。按照其用途的不同，通常可将陶瓷材料分为工业、艺术和日用陶瓷三大类。其中工业陶瓷是指应用于各种工业的陶瓷制品，包括建筑陶瓷、化工陶瓷、电子陶瓷和特种陶瓷几大类；艺术陶瓷主要指花瓶、雕塑等以陈列欣赏和美化环境为主要作用的陶瓷；而日用陶瓷主要是指如餐具、茶具、洁具等日常生活中应用的陶瓷制品。本文主要研究日用陶瓷的应用形式及其发展趋势。 陶瓷材料和其他材料 相对而言，金属材料具有良好的延展性和可塑性，具有良好的热传导性，可是其耐温性和耐腐蚀性较差。高分子材料具有耐腐蚀性和可加工性，色彩丰富，可是其机械强度，耐高温性和耐磨性较差。陶瓷具有高硬度、耐磨、耐酸、耐碱、耐热、耐冷等优越的性能，肌理富于变化，色彩丰富而且不褪色，造型可塑性强，于丰富人们的物质和精神生活，美化环境，以及提升生活品质等方面可达到作用，是其他材料不可替代的。陶瓷致命的缺点于于高脆性和韧性差，这是材料结构所决定的。于室温下，陶瓷材料分子结构几乎不会产生滑移和位错运动，材料处于受力状态时无法通过塑性变形来松弛应力[2]。可是随着生产技术的发展和陶瓷新品种的开发，必然可于其原有基础上逐步改善其容易碎裂的不足，满足相应的产
文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，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。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，必将占据十分重要的地位。 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，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、宇航等领域。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。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 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。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-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。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.doczj.com/doc/e06826819.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期