新型陶瓷材料特性及应用
新型陶瓷材料
作者：肖君培，201844085，化工1202班
通讯地址：大连理工大学，化工与环境生命学部
email：201844085@https://www.wendangku.net/doc/4c17106777.html,
摘要
新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面，有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等；在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作为生物结构材料等。但也有它的缺点，如脆性。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。其中工程陶瓷，半导体陶瓷，金属陶瓷，纳M陶瓷，生物陶瓷，压电陶瓷，透明陶瓷，高强度陶瓷，精密陶瓷等在这里进行介绍。b5E2RGbCAP
简介
陶瓷被称为无机材料之母，传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料，具有耐高温，耐腐蚀、高强度、高硬度的优越性能，而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种
陶瓷或精细陶瓷，特别是近些年来开发的新型陶瓷材料被广泛应用于半导体、航空航天、仿生学、计算机、生物、汽车、医疗、军事等领域，大大促进了人类社会的发展，世界各国尤其是发达国家高度重视新型陶瓷材料的开发利用。
新型陶瓷材料的分类
新型陶瓷的主要原料有氧化铝，二氧化
硅，氧化镁等，化学键有离子键，共价键，
少数陶瓷还有金属键、范德华键。不过目前
为止还没有形成公认的陶瓷结构理论，多数
情况下是通过显微结构来解释陶瓷具有的特
性，其显微结构是由多晶粒组成。
按化学成分划分
主要分为两类：一类是纯氧化物陶瓷，如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等；另一类是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。RTCrpUDGiT
按性能与特征划分
可分为：高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷。电解质陶瓷、磁性陶瓷、导电性陶瓷等。随着成分、结构和工艺的不断改进，新型陶瓷层出不穷。5PCzVD7HxA
按其应用不同划分
又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。
习惯上人们将新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。下表列出了新型功能材料的主要特性：
重点介绍几种新型陶瓷材料。
1、工程陶瓷
工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷以氧化铝为主要原料，具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，在空气中可以耐受1980℃的高温，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。
2、半导体陶瓷
半导体陶瓷是一类导电性介于导电陶瓷
与绝缘体陶瓷之间的一类陶瓷，其电阻率
介于之间。一般有一种或数种金
属氧化物采用陶瓷制备工艺制成的多晶半
导体材料。有热敏陶瓷、压敏陶瓷、气敏
陶瓷、光敏陶瓷、湿敏陶瓷等多种类型。
金属陶瓷具有优良的机械性能，主要指氮化钛陶瓷。这种金属陶瓷耐磨抗弯，具有金黄色光泽，具有很好的装饰效果。兼具较高的导电性和超导的特性，强度大，其功能已覆盖硬质合金的大部分使用范围，应用于军事领域可以大量节省稀有金属的使用量。由于其独特的性能，使用领域正在不断扩大。
3、纳M陶瓷
纳M陶瓷是近十几年发展起来的新型
结构陶瓷，是指显微微结构中的物相具有
纳M级<0.1-100nm）尺度的陶瓷材料。陶
瓷是一种多晶材料，是由晶粒和晶界所组
成的烧结体，决定陶瓷性能的主要因素有
晶粒、晶界、气孔和裂痕的组合形状，其中最主要的是晶粒尺寸问题。纳M陶瓷材料使晶粒的尺寸提高到纳M级，大大优化了陶瓷材料的性能。纳M陶瓷的特性主要包括：高强度，纳M陶瓷材料在压制、烧结后，其强度比普通陶瓷材料高出4-5倍；增韧性与低温可塑性，晶粒的细化使材料不易断裂，且有助于提高材料的塑性；扩散及烧结性能，纳M陶瓷的烧结温度约比传统陶瓷低600，烧结过程也大大缩短。此外，纳M陶瓷的高磁化率、低磁耗以及特别的光吸收效应，都为新型陶瓷开拓了一个新的应用领域
。
4、生物陶瓷
生物陶瓷，是在高温下烧成的，具有
离子键、共价键这些很强的原子结合
力，所以溶解度一般非常小，化学性质
稳定，在体内不会发生溶解或膨润，也
不用担心会被巨噬细胞和吞噬细胞吃
掉。生物医学陶瓷与人体的生理环境更具生物相容性，不易在人体中发生化学变化，价格便宜，极具吸引力。具有耐腐蚀性、耐磨性、抗血栓、强度匹配性、灭菌性、适应性。一般分为三类：生物惰性陶瓷，包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷和各种碳制品；生物活性陶瓷，可与人体组织结合，包括活性玻璃、活性玻璃陶瓷、羟基磷灰石陶瓷；可被人体组织吸收的陶瓷材料，即生物可吸收性陶瓷，包括硫酸钙、磷酸三钙和钙磷酸盐陶瓷。