问题：钇-氧化锆在150-300度下，尤其是在水汽环境中会发生老化（几-几 十小时），使增韧机制失效，产生开裂，无法使用（低温老化）
解决方案：掺铈或氧化铝，可以抑制低温老化
耐磨性 高温半导体化
研磨介质，轴承，部分 燃料电池，冶金工业用氧探测器，高温发热件 牙修复，人工关节 全陶瓷表壳，刀具，装饰品 不生锈，越用越光亮，良好的光泽和质感
生物材料
文体生活用
瑞士 “雷达” 牌手表-黑色氧 化锆陶瓷表壳
结构陶瓷材料：氮化物类
氮化物陶瓷 氮化硅(Si3N4)
粉末原料合成较复杂
粉末的制备方法主要有四种：（1）硅粉直接氮化法；（2）SiO2碳热还原 氮化法；（3）硅亚胺热解法；（4）化学气相沉积法。
烧结
氮化物为强共价键，结合强，非常难烧结
必须施加气氛保护， 否则烧结中会氧化
2015-5-28
3、使用原料不同 陶器使用一般黏土即可制坯烧成，瓷器则需要选择特定的 材料，以高岭土作坯。烧成温度在陶器所需要的温度阶段， 则可成为陶器，例如古代的白陶就是如此烧成的。高岭土 在烧制瓷器所需要的温度下，所制的坯体则成为瓷器。但 是一般制作陶器的黏土制成的坯体，在烧到1200℃时，则 不可能成为瓷器，会被烧熔为玻璃质。 4、透明度不同 陶器的坯体即使比较薄也不具备半透明的特点。例如龙山 文化的黑陶，薄如蛋壳，却并不透明。瓷器的胎体无论薄 厚，都具有半透明的特点。
在高频磁场下，平面偏振 尖晶石型铁氧体 电磁波在材料中按一定方 磁铁石型铁氧体 向传播过程中，偏振面不 石榴石型铁氧体 断绕传播方向旋转。 具有磁致伸缩的材料，可 镍铜铁氧体 将电能与机械能相互转化。镍锌铁氧体
压磁铁 氧体
水声器件、计算机 存储器、机械滤波 器和电讯、测量元 件。
（５）热释电陶瓷
热释电效应：晶体由于温度的变化而发生自 发极化，在晶体的一定方向上产生表面电荷 的现象称为热释电效应。
2015-5-28
中国人早在约公元前8000－2000 年（新石器时代） 就发明了陶器。 陶瓷是陶器和瓷器的总称。
2015-5-28
陶器与瓷器的区别
1、烧成温度不同 陶器烧成温度一般都低于瓷器，最低甚至达到800℃以下， 最高可达1100℃左右。瓷器的烧成温度则比较高，大都在 1200℃以上，甚至有的达到1400℃左右。 2、坚硬程度不同 陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，敲击时声音发问， 胎体硬度较差，有的甚至可以用钢刀划出沟痕。瓷器的烧 成温度高，胎体基本烧结，敲击时声音清脆，胎体表面用 一般钢刀很难划出沟痕。
碳化硼陶瓷B4C 目前已知材料中硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料
磨料
防弹板 长寿命的耐磨损件
吸收中子，核工业用
二、功能陶瓷材料
2015-5-28
１．功能陶瓷的含义 指利用陶瓷特有的物理性质（非力学性质）和对力、 热、光、磁、电、声等的敏感性制成的具有一定应用 功能的材料，或对生物体起到特定功能的材料。 ２．功能陶瓷的种类
氮化硅陶瓷的应用
Si3N4陶瓷具有较高的强度、硬度和断裂韧性， 而且又有较小的热膨胀系数，因而作为金属切 削刀具使用时，表现出很好的耐磨性、红硬性、 抗机械冲击性和抗热冲击性。
清华大学, 苗赫濯教授
用作轴承(密度低，硬度高，机械强度高，热膨 胀小使工作温度范围更宽)，强于钢轴承，使用 寿命上：氧化铝<碳化硅<氧化锆<氮化硅 ，用 于航天，汽车等领域
•电子陶瓷
•光学陶瓷
•生物陶瓷等
电子陶瓷
具有电磁特性和电磁功能的陶瓷。
分类：压电陶瓷、介电陶瓷、半导体陶 瓷、磁性陶瓷、热释电陶瓷、铁电陶瓷。
（１）压电陶瓷
•压电效应
正压电效应：当对某些晶体施加压力、张力或切向 力时，则发生与应力成正比例 的介质极化，同时在 晶体两端将出现数量相等、符号相反地束缚电荷， 这种现象称为正压电效应。 逆压电效应：在晶体上施加电场引起极化时，将产 生与电场强度成正比例的变形或机械应力。 正、逆压电效应统称为压电效应。
（4）磁性陶瓷
陶瓷质磁性材料的电阻率高，具有较高的高频磁导 率。 包括：铁氧体陶瓷和不含铁的磁性陶瓷。
铁氧体的类型 名称 软磁性 铁氧体 硬磁性 铁氧体 矩磁性 铁氧体 旋磁性 铁氧体 特性 常见物质 用途 高频磁芯元件、记 忆元件和录音、录 像机的磁头。 扬声器、电表、助 听器、录音磁头等 记忆元件、逻辑元 件、磁放大器和开 关元件等。 微波元件 在低磁场作用下沿磁场方 锰锌铁氧体 向强烈磁化，撤去磁场则 镍锌铁氧体 磁性消失。 一旦被磁化，就可长久保 钡铁氧体 持磁性，又称为永磁铁氧 锶铁氧体 体。 具有矩形磁滞回线 镁锰铁氧体 锂锰铁氧体
在高电压发生装置上的应用
利用压电陶瓷的正压电效应，可以简单地将机
械能转换成电能，产生高电压。
压电陶瓷可作为：压电点火器、煤气灶点火器、
打火机、压电开关等。 ＃
在滤波器上的应用
滤波器的主要功能是决定或限制电路的工作频
率，压电陶瓷滤波器利用压电陶瓷的谐振效应，
在线路中分割频率，只允许一段频率通过。
应用：电视机的视屏中间滤波器、调频接收机 用中频滤波器等。＊
在水声技术中的应用
压电陶瓷水声换能器 ＊ 是利用压电陶瓷的正、逆压电效应发射声波或接收 声波来完成水下观察、通信和探测工作。
具体过程如下：压电陶瓷在电场作用下具有正负极， 能产生电致伸缩效应，在交变电场作用下发生振动， 振动在声频范围内就能发出声音，当在共振频率时 就能发出很强的声波，能传几海里以至几十海里， 碰到障碍物就能反射回来，压电陶瓷接收反射波并 转变为电信号，记录电信号，计算传播时间和方向 就可判断障碍物的方向和位置。具有水中雷达的作 用。
用其力学性能的材料。
氧化物类 氮化物类 碳化物类
先进陶瓷材料:功能陶瓷材料：指以电、磁、光、
声、热力、化学和生物学信息的检测、转换、耦合、传输及 存储功能为主要特征，这类介质材料通常具有一种或多种功 能。
结构陶瓷材料：氧化物类
氧化物陶瓷材料 良好的高温性能（尤其是在空气中），不腐蚀不生锈， 强度、硬度高、耐磨性好，绝缘性好，生物相容性好
下一代半导 体材料的有 力候选！！！
粉体制备：C粉+SiO2加热生成SiC 烧结：气氛保护，否则会氧化
碳化硅陶瓷：用途 在化工、冶金、石油、造纸工业中用于 耐酸、耐碱泵的密封装置和滑动装置 用作防弹板（硬度高、比重小、弹道性能较好和价格较低 ） 在石油工业、能源、环保、宇航火箭领域，用作喷嘴 研磨（砂纸）
2015-5-28
5、釉料不同 陶器有不挂釉和挂釉的两种，挂釉的陶器釉料在较低的烧 成温度时即可熔融。瓷器的釉料有两种，既可在高温下与 胎体一次烧成，也可在高温素烧胎上再挂低温釉，第二次 低温烧成。
2015-5-28
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秦兵马俑
2015-5-28
从 陶 器 到 瓷 器
2015-5-28
1、氧化铝(Al2O3)
高硬度和耐磨性 优良的电绝缘性 高温性能好 生理环境中稳定 陶瓷刀具，拉丝模，轴承等，化工喷嘴，阀门 陶瓷基板、电路外壳、管座等 作坩埚，热电偶保护管，炉管等。 牙科移植，人工关节
要求烧结密度极高
“红宝石”，“蓝宝石”
透明性
激光器，高压钠灯， 金卤灯灯管
2、氧化锆(ZrO2) 陶瓷中最高的韧性，极高的强度，热膨胀系数接近金 属，适合与金属接合，常温下绝缘，高温下具有离子电导 （燃料电池），良好的生物相容性。 添加Y（钇），得到的3Y-TZP氧化锆，可以使氧化锆 的高温晶体结构保留到室温，产生压应力，使得氧化锆陶 瓷具有高韧性、高强度。
•扫描电子显微镜
•照相机快门
•调光器元件
功 能 陶 瓷 材 料
世界上第一种人造材料 ----制出的陶器，盛裝液体的容器和煮食物的陶罐 ----吃不完的東西有了储存的地方 ----便于人們定居 ----进一步发展农牧业 ----划时代之伟大发明
主要内容
一、陶瓷的分类和特点 二、功能陶瓷材料
三、功能陶瓷材料的制备
2015-5-28
一、陶瓷的分类和特点
传统陶瓷与先进陶瓷的主要区别
区别点 原料 成分 成型 烧成 传统陶瓷
天然矿物原料 主要有粘土、长石、石英的产地决 定 注浆、可塑成型为主 温度一般1350以下，燃料以煤、油、 气为主
先进陶瓷
人工精制化工原料和合成原料 原料是纯化合物，由人工配比决定 模压、热压铸、轧膜、流延、等静压、注射 成型为主 结构陶瓷常需1600左右的高温，功能陶瓷需 精确控制烧成温度，燃料以电、气、油为主
（２）介电陶瓷 介电陶瓷与绝缘陶瓷在本质上属同一类陶瓷，指
通过控制介电性质，使之具有较高的介电常数、
较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一
类陶瓷。 应用：
•微波介质元件（微波通信等） •陶瓷电容器（电子线路中）
（3）半导体陶瓷
•热敏半导体陶瓷 •气敏半导体陶瓷 •湿敏半导体陶瓷 •压敏半导体陶瓷 •光敏半导体陶瓷
结构陶瓷材料：碳化物类
碳化物陶瓷 碳化硅（SiC）
Si与C同族，电负性相近（参考金刚石，C），导致强共价键， 使得SiC具有很高的分解温度（熔点）和硬度。 强度较高（600MPa），热膨胀低 (4～4.8×10-6/℃ )。 纯SiC是不导电的，但是SiC的制备往往伴随着杂质的引入， 而少量的杂质就可以急剧降低SiC的电阻，使其半导体化
添加氧化铝、钇、镁，形成玻璃相
解决方案： 使用纳米粉体（烧结活性好）
降低烧结温度，高温性能劣化
改进烧结技术（热压，放电等离子烧结….）
氮化硅陶瓷的性能
密度：3.18g/cm3，氧化铝：3.98，氧化锆：6.06 良好的绝缘性能 尺寸稳定性 热膨胀系数较小：2.8×10-6/℃ ，氧化铝：7.9 ×106/℃ 氧化锆：10 ×10-6/℃ 煮沸的浓盐酸（HCl）、 浓硝酸（HNO3）、85%以下 优良的化学稳定性，能耐几乎所有的无机酸和某些 的硫酸（H SO ），25%以 2 4 碱液与盐的腐蚀 下的氢氧化钠（NaOH）、 非铁的熔融金属 氮化硅的硬度高，Hv=18GPa~21GPa，仅次于金刚 石、立方BN、B4C等少数几种超硬材料。 室温抗弯强度通常在800-1050MPa， 较高的室温抗弯强度和断裂韧性 断裂韧性为6-7MPa·m1/2 质轻