材料与工艺—陶瓷介绍

传统陶瓷材料 指以粘土、长石、石灰石、石英等天然矿物为原料，成形后经高温烧成的一类制品。近代陶瓷材料 以离子键及共价键为主要结合力的无机非金属材料。它包括陶器、瓷品、耐火材料、构筑粘土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等传统陶瓷材料，及非金属磁性材料、铁电体、人造单晶、玻璃陶瓷、氧化物及非氧化物陶瓷等新型陶瓷材料。普通陶瓷（传统陶瓷）特种陶瓷（新型陶瓷）结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷以粘土、石英和长石等为主要原材料烧制的制品，为多晶、多相的聚集体，成分中含有硅酸盐。结构陶瓷发挥其机械、热、化学等性能的一大类新型陶瓷材料，它可以在许多苛刻的工作环境下服役，因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键一些具有某种特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。它是采用如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等为原材料，沿用普通陶瓷的制造工艺制得的非硅酸盐无机化合物材料。属于这类陶瓷的有电压陶瓷.高温陶瓷.高强度陶瓷,医药用陶瓷，半导体陶瓷，环保陶瓷.一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息因此，说它们多才多能一点都不过分它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及力学性能（机械性能）弹性变形（刚度）和塑性变形硬度与耐磨性强度韧性和脆性刚度：陶瓷的刚度由弹性模量衡量，弹性模量反映结合键的强度，所以具有强大化学键的陶瓷都有很高的弹性模量，是各类材料中最高的，比金属材料高若干倍，比高聚物高24个数量级。硬度：同刚度一样，硬度也决定于化学键的强度，所以陶瓷也是各类材料中硬度最高的，这也是陶瓷的最大特点。陶瓷的硬度随温度的升高而降低，但在高温下仍能保持较高的数值。塑性：陶瓷在室温下几乎没有塑性。塑性变形是在切应力作用下由位错运动所引起的密排原子面间的滑移变形。陶瓷晶体的滑移比金属困难得多，位错运动所需要的切应力很大，比较接近于晶体的理论剪切强度。另外，共价健有明显的方向性和饱和性，而离子键的同号离子接近时斥力很大，所以主要由离子晶体和共价晶体构成的陶瓷的塑性极差。强度：陶瓷实际强度比理论值低得多。它的破坏作用比在金属中更大。韧性或脆性：陶瓷受载时都不发生塑性变形，在较低的应力下就会断裂，因此韧性极低或脆性极高。脆性是陶瓷的最大缺点，是阻碍其作为结构材料广泛应用的首要问题，是当前的重要研究课题。温度升高时物质原子振动振幅提高、原子间距增大所导致的体积长大现象。陶瓷的线膨胀系数比高聚物低，比金属低得多。导热性为在一定温度梯度作用下热量在固体中的传导速率。陶瓷的导热性比金属小，陶瓷多为较好的绝热材料。热稳定性就是抗热振性，为陶瓷在不同温度范围波动时的寿命，一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高温度来表征。陶瓷的热稳定性很低，比金属低得多。这是陶瓷的另一个主要缺点。陶瓷的结构非常稳定。具有很好的耐火性能或不可燃烧性，对酸、碱、盐等腐蚀性很强的介质均有较强的抗蚀能力。陶瓷的导电性变化范围很广。大多数陶瓷是良好的绝缘体。但不少陶瓷既是离子导体，又有一定的电子导电性，是重要的半导体材料。