常见陶瓷材料性能及运用-讲义.. 共26页

陶瓷材料参数一、密度陶瓷材料的密度是指单位体积的陶瓷材料所具有的质量。

陶瓷材料的密度通常比金属材料的密度要小，一般在2-6 g/cm³之间。

这是因为陶瓷材料的组成主要是氧化物、氮化物、碳化物等非金属元素，其原子之间的键合更为紧密，因此相同质量的陶瓷材料所占据的体积要比金属材料大。

二、硬度陶瓷材料的硬度是指陶瓷材料抵抗外界物体对其表面产生划伤或压痕的能力。

陶瓷材料的硬度通常远远高于金属材料，达到了摩氏硬度7-10的级别。

这是因为陶瓷材料的结构具有高度的离子键或共价键，具有非常强的化学键强度。

同时，陶瓷材料在制备过程中经过高温烧结，使其晶粒尺寸变小，晶界强度增强，从而提高了硬度。

三、抗拉强度陶瓷材料的抗拉强度是指在拉伸过程中材料抵抗断裂的能力。

由于陶瓷材料的结构具有离子键或共价键，其断裂韧性较低，因此抗拉强度较金属材料要低很多。

一般来说，陶瓷材料的抗拉强度在100-500 MPa之间。

需要注意的是，陶瓷材料的抗拉强度与其晶粒尺寸、晶界性质、杂质含量等因素密切相关。

四、热膨胀系数陶瓷材料的热膨胀系数是指在温度变化时，材料单位长度的变化量。

陶瓷材料的热膨胀系数通常比金属材料要小，一般在5-15×10⁻⁶K⁻¹之间。

这是因为陶瓷材料晶格结构的稳定性较好，其原子之间的键合更为紧密，因此对温度变化的响应较小。

五、导热性能陶瓷材料的导热性能是指在温度梯度下，材料内部传热的能力。

陶瓷材料的导热性能通常较差，远远低于金属材料。

这是因为陶瓷材料中的晶粒尺寸较小，晶界的存在阻碍了热的传导。

此外，陶瓷材料的热导率与其组成元素的类型和含量也有关系。

六、绝缘性能陶瓷材料的绝缘性能是指材料对电流的阻隔能力。

陶瓷材料通常具有优异的绝缘性能，能够有效阻隔电流的流动。

这是由于陶瓷材料的结构中含有大量非金属元素，其电子结构与金属材料有所不同，因此不易形成自由电子，从而具有较高的绝缘性能。

七、化学稳定性陶瓷材料的化学稳定性是指材料在不同环境条件下的化学性质是否稳定。

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】陶瓷材料应用发展一、陶瓷材料概述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。

二、陶瓷材料的分类随着生产与科学技术的发展．陶瓷材料及产品种类日益增多．为了便于掌握各种材例或产品的特征，通常以不同的角度加以分类。

1.按化学成分分类(1)氧化物陶瓷。

氧化物陶瓷种类繁多，在陶瓷家族中占有非常重要的地位。

最常用的氧化物陶瓷是用Al2O3、 SiO2、 MgO、 ZrO3、 CeO2， CaO． Cr2O3 及莫莱石(3Al2O3.2SiO4) 和尖晶石 (MgAl2O3)等。

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。

陶瓷材料的应用陶瓷材料是一种重要的无机非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘、耐磨损等优良性能，因此在各个领域都有着广泛的应用。

本文将从建筑、化工、电子、医疗、航空航天等多个领域来探讨陶瓷材料的应用。

在建筑领域，陶瓷材料主要用于装饰和防护。

陶瓷砖是建筑中常见的装饰材料，具有防水、耐磨、易清洁等特点，因此被广泛应用于卫生间、厨房等场所的墙面和地面装饰。

此外，陶瓷材料还可以制成陶瓷幕墙，用于建筑外立面的装饰和保温，提升建筑的美观性和节能性能。

在化工领域，陶瓷材料常用于制备化工设备和管道。

由于陶瓷材料具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温等特点，因此可以用于制备耐腐蚀设备和管道，如陶瓷反应釜、陶瓷填料塔等。

此外，陶瓷材料还可以用于制备化工催化剂和吸附剂，用于催化和吸附反应，提高化工生产效率和产品质量。

在电子领域，陶瓷材料主要用于制备电子元器件。

陶瓷材料具有绝缘性能，因此常用于制备电子绝缘基板、电子陶瓷电容器、电子陶瓷滤波器等元器件。

此外，陶瓷材料还可以用于制备电子陶瓷压电换能器和声表面波器件，用于声波信号的接收和发射。

在医疗领域，陶瓷材料常用于制备医疗器械和人工骨关节等产品。

陶瓷材料具有生物相容性和耐磨损性能，因此可以用于制备人工骨关节、牙科种植体等产品，用于替代患者的骨骼和牙齿。

此外，陶瓷材料还可以用于制备医疗陶瓷刀具和手术器械，用于医疗手术和治疗。

在航空航天领域，陶瓷材料常用于制备航空发动机和航天器件。

陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、轻量化等特点，因此可以用于制备航空发动机的涡轮叶片、航天器件的热结构件等产品。

此外，陶瓷材料还可以用于制备航天器件的隔热瓦和热防护涂层，提高航天器件的耐热性能。

综上所述，陶瓷材料在建筑、化工、电子、医疗、航空航天等多个领域都有着重要的应用价值，具有广阔的市场前景和发展空间。

随着科技的不断进步和创新，相信陶瓷材料在未来会有更广泛的应用和更多的突破。

４科技资讯　SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION１　前言２０世纪后期随着许多新技术（如电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术等）的兴起，以及基础理论（如矿物学、冶金学、物理学等）和测试技术（如电子显微镜技术、Ｘ　射线衍射技术和各种频谱仪等）的发展，人们对材料结构和性能之间的关系有了深刻认识。

通过控制材料的化学成分和微观组织结构，研制出了许多具有不同性能的陶瓷材料，如各种功能陶瓷（电子材料、光导纤维、敏感陶瓷材料）及高温结构陶瓷。

与传统陶瓷材料相比其强度得到了成百上千倍的提高，再加上陶瓷材料本身具备的优异的耐高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特性，使其在许多重要领域得到了越来越广泛的应用。

常用工程陶瓷材料主要包括：金属（过渡金属或与之相近的金属）与硼、碳、硅、氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和硅的碳化物和氮化物。

根据其元素组成的不同可以分为：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷。

此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应用。

２　氧化物陶瓷氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多优良的性能。

大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性，在工程领域已得到了较广泛的应用。

２．１氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α－Ａｌ２Ｏ３　为主晶相。

根据Ａｌ２Ｏ３　含量和添加剂的不同，有不同系列。

如根据Ａｌ２Ｏ３含量不同可分为７５瓷，８５瓷，９５瓷，９９瓷等；根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉－莫来瓷和刚玉瓷；根据添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等。

Ａｌ２Ｏ３陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳定、机械强度最高的一种；Ａｌ２Ｏ３陶瓷与大多数熔融金属不发生反映，只有Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｒ和Ｔｉ在一定温度以上对其有还原作用；热的硫酸能溶解Ａｌ２Ｏ３　，热的ＨＣｌ，ＨＦ对其也有一定腐蚀作用；Ａｌ２Ｏ３　陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。

陶瓷材料的应用陶瓷材料是一种重要的工程材料，具有优良的机械性能、电磁性能、化学性能等特点，被广泛应用于各个领域。

下面就陶瓷材料在不同领域中的应用进行简单介绍。

首先，在建筑领域中，陶瓷材料主要用于墙地面的砖瓦装饰。

陶瓷砖瓷质细腻、色彩丰富、防水、耐磨、易清洁，能够为建筑物增加美观性，同时也具有很好的抗压强度、抗冻性能和耐化学腐蚀等性能，能够保证墙地面的使用寿命。

其次，在电子领域中，陶瓷材料被广泛应用于电子器件的制造。

例如，陶瓷材料可以用来制作电子陶瓷电容器，这种电容器具有体积小、电容大、热稳定性好等优点，通常被用于电子电路中的滤波电容器和耦合电容器等。

此外，陶瓷材料还可以用来制作传感器、压力变送器、气体小波器件等，这些器件都具有较高的灵敏度和稳定性，能够实现精密测量和控制。

再次，在光学领域中，陶瓷材料被广泛应用于光学元件的制造。

陶瓷材料具有高折射率、低色散、高透光率等特点，能够用于制作透镜、棱镜、窗口等光学元件，应用于激光器、光纤通信、光学仪器等领域。

陶瓷材料的高硬度和抗磨损性能，还使其可以用于光学镀膜基片等特殊用途。

此外，陶瓷材料还广泛应用于化工、冶金、汽车等行业。

在化工领域，陶瓷材料具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，能够用于制作化工设备、反应罐、炉窑等。

在冶金领域，陶瓷材料可以用于制作高温炉内的耐火材料。

在汽车领域，陶瓷材料可以用来制作发动机零部件，因其具有良好的高温强度、低摩擦系数和耐磨性能，能够提高发动机的可靠性和效能。

总的来说，陶瓷材料在各个领域都有广泛的应用。

随着科技的不断发展，陶瓷材料的性能和应用领域也在不断拓展。

未来，陶瓷材料将继续在各个领域中发挥重要的作用，为人们提供更多的创新和便利。