耐高温金属特性
透过可见光，反射红外线特性（节能型 窗玻璃）
通信用光纤，光通信光缆，胃摄像机， 光能传输纤维
磁 性 软 磁 性 、 硬 电脑存储元件，变压器磁芯，磁带，磁
陶 磁性
盘，橡胶磁铁，立体声拾音器，磁头，
瓷
现金支付信用卡，冷藏库气密磁门
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领域 热学 功能 领域
机 械 功 能 领 域
生物 化学 功能 领域
催化性
水煤气反应催化剂，耐热催化剂，化学用催化剂
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四、特种陶瓷与传统陶瓷的区别
1、原料 在原料上，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料
的界限，代之以“高度精选的原料”。 2、成分 在成分上，传统陶瓷的组成主要由粘土的组成
决定，所以不同产地的陶瓷有不同的质地。特 种陶瓷的原料一般是纯化合物，因此其成分由 人工配比而非由原料产地决定。
PZT、PT、LNN(PbBa) NaNb5O15
超声换能器、谐振器、滤波器、压电点火、 压电电动机、表面波延迟元件
PTC(Ba-Sr-Pb)TiO3 、
温度补偿和自控加热元件等温度传感器、
NTC(Mn、Co、Ni、Fe、LaCrO3)、 CTR(V2O5 )
温度补偿器等热传感元件、防火灾传感器 等
特种陶瓷的主要特性和应用见表3。
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领域
表3
特性 高绝缘性
特种陶瓷的特性与应用
应
用
集成电路组件，集成电路衬底，散热性绝缘衬底
铁电性、介电 性 光、电 电、 压电性
磁子
学
热电性
功 陶 电子放射性 能
领 瓷 半导性、传感
域
性
图像存储元件，电光偏振光元件，高容量电容器
振子，点火元件，滤波器，压电变压器，超声波元 件，电子引燃器，弹性表面波元件，电子钟表
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一、特种陶瓷的概念
特种陶瓷是有别于日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷等传统 陶瓷的一类新型陶瓷的总称。它主要是指以高纯度人工合成的 无机化合物为原料，采用现代材料工艺制备的、具有独特和优 异性能的陶瓷材料。特种陶瓷属新材料领域，是国家“十一五” 发展规划中重点发展的项目。在国家高技术研究计划（863计划） 和国家重点新产品推广计划中都有不少特种陶瓷的项目和产品。
国外特种陶瓷的开发研究始于20世纪的20年代，
据报道，1924年德国科学家鲁夫在2000℃ 左右成功
地烧制了一块洁白如玉、坚硬的陶瓷——世界上第一
块纯氧化铝陶瓷。其硬度在当时仅次于金刚石，机械
强度、耐化学腐蚀性、电绝缘性等性能均非常好。它
的诞生标志着特种陶瓷新时代的开始。
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据有关统计资料显示：2006年，全球使用特种陶瓷的量达 800多亿美元，且平均每年以15%-20%的速度增长。据预 测，到2010年，世界特种陶瓷市场的销售额可望达到1500 亿美元左右。美国与日本在特种陶瓷方面的研究与开发遥 遥领先于世界上其他国家，其特种陶瓷的销售量也逐年增 加。
陶 催化用陶 沸石、过渡金属氧化 接触分解反应催化、
瓷瓷
物
排气净化催化
生物陶瓷
Al2O3、 Ca5(F、Cl)P3O12
人造牙齿、关节骨 等
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三、特种陶瓷的特性与应用
特种陶瓷，由于不同的化学组分和显 微结构而决定其具有不同的特殊性质和功 能，如高强、高硬、耐温、耐腐、绝缘、 导电和各种电、磁、光及生物相容性等， 陶瓷材料的这些性能，可以广泛用于机械、 电子、宇航、医学工程等各个方面，成为 近代尖端科学技术的重要组成部分。
我国虽然有人将其称作“工业陶瓷”（industrial ceramics）,但仍以称“特种陶瓷（special ceramics）”者居多。
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二、特种陶瓷的分类
按特性分： 结构陶瓷：主要利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损
及化学性质稳定等特点。 功能陶瓷：利用某些陶瓷材料所具有的特殊电、磁、热、
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表1 结构陶瓷的分类
种类 氧化物系
碳化物 非 氮化物 氧 化 硼化物 物 硅化物 系 氟化物
硫化物
碳和石墨
材
料
Al2O3，MgO，ZrO2，SiO2，BeO等 SiC，TiC，B4C，WC，ZrC等
Si3N4，AlN，BN，TiN，ZrN等
ZrB2， TiB2， WB，LaB6等
MoSi2 CaF2，BaF2，MgF2 ZnS，TiS2，MxMo6S8（M=Pb, Cu, Gd）
生
ZnO-Cr2O3、Fe3O4 饪控制元件
物
等
及 气敏陶瓷 SnO2、α-Fe2O3、 汽 车 传 感 器 、 气 体
化
ZrO2、TiO2、ZnO等 泄 漏 报 警 ， 各 类 气 体检测
学
功 能
载体用陶 堇青石瓷、Al2O3瓷、 汽车尾气催化载体、
瓷
SiO2-Al2O3瓷等
化工用催化载体、
酵素固定载体
红外检测元件，自计式温度计，探测器，新型武器
阴极射线管电子枪热阴极，热电子装置，电子显微 镜，电子束焊机，超大规模集成电路电子束绘画仪
电阻发热体（高温电炉），湿度传感器，热敏电阻 （温度控制器），压力传感器，稳压元件（非线性 电阻），自控系统电阻发热元件（电子恒温器，被 褥干燥器，头发干燥器），气体传感器（气体泄漏 报警器）
离子导电性
氧量传感器（汽车发动机空气∕燃料比控制器）， 高炉的控制，钠硫电池（功率平衡用）
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领域
光 电 陶 光、 瓷 电、 磁光 学 功陶 能 领瓷 域
特性 荧光性 偏振光性 光电性
透光性
光反射性 反射红外性
导光性
应
用
荧光体，彩色电视显像管材料
电光偏振光元件
光电变换元件
耐高温耐蚀透光性（高压钠灯灯管）， 窑炉观察窗，原子能反应堆窗口，半导 性透可见光性（光改变色玻璃）
特性
应用
传热性
集成电路绝缘（散热）衬底
绝热性
耐热绝热体，轻质绝热体，不燃壁材，节能型炉
耐高温性
耐高温结构材料，高温炉，核聚变反应堆材料，原子 能反应堆材料
高强度、耐磨性、超高精度全陶瓷车床，机床，测量机械，拉丝模 非膨胀收缩性
高强度、耐高温 高性能高效汽车发动机，燃气轮机叶片，柴油机，
性
Sterling发动机，航天飞机表面瓦
Li、Mn、Ni、Mg、计算机磁芯 Zn 与 铁 形 成 的 尖 晶石型
Al2O3 MgO
高压钠灯
照明或特殊灯管， 红外输出窗材料
Y2O3－ThO2
激光元件
PLZT
光存储元件、视频 显示和存储系统， 光开关、光阀等 19
分类 功能陶瓷 典 型 材 料
主要用途
湿敏陶瓷 MgCr2O4-TiO2、
工业湿度检测、烹
13
电子陶瓷片式器件（电容、电感、电阻）
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3、陶瓷基复合材料
➢ 颗粒弥散强化：SiCp/Si3N4, ZrO2p/Al2O3 ➢ 晶须强化：SiCw/Al2O3 ➢ 纤维强化：Cf/SiC, Cf/C复合材料 ➢ 应用：陶瓷刀具，发动机零部件，飞机刹车
片，火箭喷管，航天飞机烧蚀材料
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火箭喷管 C/C刹车盘
光、生物等性能。 陶瓷基复合材料：通过材料设计的方法来改善单组份陶瓷
的性能或取得多组份材料性能互补的优势，扩大其应用范 围。
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按材质分： 氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、
氧化锌 碳化物陶瓷：碳化硅、碳化钛、碳化钨 氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼 硼化物陶瓷：二硼化钛、二硼化锆 硅化物陶瓷：二硅化钼
7
按用途分： 电子陶瓷：陶瓷电容、电阻、电感、基板、封装用陶瓷，
超导陶瓷、绝缘陶瓷 热陶瓷：发热陶瓷、导热陶瓷、隔热陶瓷 耐磨陶瓷：陶瓷轴承、密封件、研磨体、内衬 光陶瓷：透明陶瓷、光导纤维、激光陶瓷 敏感陶瓷：热敏、压敏、气敏、光敏陶瓷 核陶瓷：核燃料（氧化铀）、核保护（含硼陶瓷） 化学陶瓷：耐酸陶瓷、耐碱陶瓷、过滤、催化用陶瓷
➢ 光学(电)陶瓷：红外窗口材料、光敏陶瓷、光 电陶瓷、光导纤维
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➢ 陶瓷传感器：热敏陶瓷、压敏陶瓷、湿敏陶瓷、 气敏陶瓷、光敏陶瓷
➢ 能源陶瓷：核反应堆用陶瓷、太阳能材料、红外 辐射陶瓷、隔热保温材料
➢ 化学陶瓷：催化剂载体、分子筛、耐酸陶瓷 ➢ 生物陶瓷：生物活性陶瓷、人工心脏
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多层电子封装
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表4 美国特种陶瓷市场规模
单位：百万美元
产品类型 1980年 1985年 1990年 2000年
电子陶瓷 切削刀具 耐磨零件 发动机零件 生物陶瓷 其它 合计
534 1708 1990 3485
35
160
20
45
180
540
21
56
840
10
30
2
15
70
556 1774 2196 5125
ZnO压敏电阻
浪涌电流吸收器、噪声消除、避雷器
SiC发热体
电炉、小型电热器等
快离子导体 陶瓷
高温超导陶 瓷
β-Al2O3、ZrO2
La-Ba-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-SrCa-Cu-O、Ti-Ba-Ca-Cu-O
钠-硫电池固体电介质、氧传感器陶瓷 超导材料
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分类
磁 功 能 陶 瓷
光 功 能 陶 瓷
关于特种陶瓷的定义，可作如下定义：采用高度 精选过的原料，具有能精确控制的化学组成，按照 便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加 工的，具有优异特性的陶瓷。
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世界各国以及国内人士对特种陶瓷的称谓不一，说法 众多：
英国人认为“技术陶瓷（technology ceramics）较 为适当”；美国人常称作“高级陶瓷或近代陶瓷 （advanced ceramics）”、“高效陶瓷”（high performance ceramics）；日本人则常以“精细陶 瓷”（fine ceramics）或“新型陶瓷”（new ceramics）命之。