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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

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学时：学时

第一节概述

一、定义和分类

FineCeramics”

精细陶瓷这一术语来自日本的“，美国则称高级或先进陶瓷

(AdvaneedCeramics、高性能陶瓷(High-peformaneeCeramics、高技术陶瓷(High

TechnologyCeramics)。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