4. 20世纪以来，特别是第二次世界大战之后， 随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工 业的迅速发展，陶瓷研究的发展则从传统陶 瓷跃入第二阶段——先进陶瓷阶段。
先进陶瓷（Advanced Ceramics）是为了有 别于传统陶瓷而言的。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
先进陶瓷是在传统硅酸盐陶瓷的基础上，吸
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
1. 晶相：是陶瓷材料的主要组成相，有化合物或固溶体。晶相可分为
主晶相（对陶瓷材料的性能起决定性作用，主要有硅酸盐、氧化物、 非氧化物三种）、次晶相和三晶相。晶相的结构、数量、形态和分布， 决定了陶瓷的主要特点和应用。
2. 玻璃相：是一种低熔点的非晶态固相，其作用是粘接非晶态晶相，
最后，随着现代科学技术的飞速发展，使得具 有优良性能的特种陶瓷得到了广泛应用。
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§10.2 陶瓷材料的结构和性能
一、陶瓷材料的结构 二、陶瓷材料的性能
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
陶瓷材料是多相材料，一般由晶相、玻璃相和气相组成。其显微 结构由其原料、组成和制造工艺所决定。
其次，陶瓷又是制造美术陈设器皿的最耐久最 富于装饰性的材料，在我国外贸中占有一定的 地位。
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四、陶瓷在现代化建设中的作用
§10.1 陶瓷材料概述
再次，陶瓷又是一个原料来源丰富，传统技艺 悠久，具有坚硬、耐用及一系列优良性质的材 料，在建筑、电力、电子、化学、冶金工业等 ，甚至农业和农产品加工中都大量应用。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
TiO2陶瓷薄膜AFM照片
纳米陶瓷是当前陶瓷 材料研究中的一个十 分重要发展趋向，它 将促使陶瓷材料从工 艺到理论、从性能到 应用提高到一个崭新 阶段。
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四、陶瓷在现代化建设中的作用
§10.1 陶瓷材料概述
首先，陶瓷是人民日常生活中听不可缺少的日 用品，几千年来一直是人类用以生活的主要餐 具、茶具和容器。
与金属材料不同，陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价 键，因而使其具备了一些独特的性能。
（一）力学性能 1. 硬度极高（一般为1000 ~ 5000 HV），耐磨性极高。 2. 弹性模量高、刚度大，是各种材料中最高的。 3. 强度：抗拉强度很低，抗弯强度稍高，而抗压强度很高。 4. 塑性、韧性低，脆性大，在室温下几乎没有塑性，难以进行 塑性加工。
高温技术发展 显微结构分析的进步
性能研究的深入 无损评估的成就
陶瓷理论 的发展
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纳米陶瓷
陶瓷研究发展的三个阶段
相邻学科的推动
三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
1. 新石器时代，我们的祖先就会制作陶器。 然而陶器仅是一种含有较多气孔、质地较 松的未完全烧结制品。
2. 东汉晚期，陶器步入了瓷器阶段，这是陶 瓷技术发展史上十分重要的里程碑。
第十章 陶瓷材料
§10.1 陶瓷材料概述 §10.2 陶瓷材料的结构和性能 §10.3 陶瓷的生产工艺与粉末冶金 §10.4 常用陶瓷材料
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§ 10.1 陶瓷料的概念
§10.1 陶瓷材料概述
传统的陶瓷材料是粘土、石英、长石等硅酸盐类材料，而现代陶瓷 材料是无机非金属材料的统称。其原料已不再是单纯的天然矿物材料， 而是扩大到人工化合物（如Al2O3、SiO2、ZrO2等）。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
3. 随着科学技术的进步与发展，由瓷器又衍 生出许多种类的陶瓷。
日用陶瓷、工业陶瓷与水泥、玻璃、耐火 材料、搪瓷、磨料制品等统称为硅酸盐制 品。人们一般将这一类陶瓷制品成为传统 陶瓷或普通陶瓷。
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三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
填充晶相间的空隙，提高致密度，降低烧结温度，抑制晶粒长大等。 玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等是不利的，不能成为 陶瓷的主导组成部分，一般含量为20~40%。
3. 气相（气孔）：是陶瓷组织内部残留下来未排除气体，通常以气孔
形式出现。根据气孔含量，可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多 孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导 热性能，也常常是造成裂纹的根源，应尽量减少制品中的气孔含量。
许多高性能陶瓷几乎都是不含玻璃相的结晶态陶瓷。 工业陶瓷力求气孔小、数量少，并分布均匀。
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一、陶瓷材料的结构
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
烧结体自由表面 SEM照片
相同区域的Bi元 素特征X射线相
ZnO-Bi2O3陶瓷的组织形态
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二、陶瓷材料的性能
§10.2 陶瓷材料的结构和性能
氧
唐
化
三
锆
彩
陶
瓷
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二、陶瓷材料的分类
§10.1 陶瓷材料概述
（一）按化学成分分类 1. 氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 2. 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 3. 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 4. 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 5. 复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷等（3Al2O3·2SiO2（莫来石） 等）
收了相邻学科的先进技术而发展起来的一门
综合而又相对独立的学科。这一阶段先进陶
瓷被称为微米级先进陶瓷。
氮20化20/10硅/21 陶瓷轴承
超声波雾化器用 压电陶瓷晶片
金属陶瓷阀门
三、陶瓷的发展
§10.1 陶瓷材料概述
5. 20世纪90年代，陶瓷研究进入了第三个阶 段——纳米陶瓷阶段。
所谓纳米陶瓷，是指显微结构中物相具有纳 米（nm）级尺度的陶瓷材料，它包括晶粒 尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、 缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。
（二）按原料分类 普通陶瓷（硅酸盐）、特种陶瓷（人工合成）
（三）按性能和用途分类 日用陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷等。 高强度陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、半导体陶瓷等。
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三、陶瓷的发展
高铝质粘土和瓷 土的应用
釉的发明
原料纯化 陶瓷工艺 的发展
陶器
传统陶瓷
精细陶瓷 （微米级）
§10.1 陶瓷材料概述