红外陶瓷
导弹的头罩材料
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透明陶瓷
日本卡西欧公司制成了世 界上第一款用透明陶瓷玻璃技 术制成的光学镜头。这种陶瓷 透镜具有和普通光学玻璃相近 的光学传导特性，并且其光学 性能优异，折射率数达2.08， 高于光学玻璃（1.5~1.85）。
卡西欧之所以能将陶瓷片制成光学镜头，其关键技术就是成功地 消除了陶瓷材料中的气泡，再加上拥有先进的表面抛光技术和高透过 率光学镀膜技术。 在光学变焦镜头中采用这种陶瓷透镜，可使光学镜头的体积减小 约20%，这样就可以制造出更小巧玲珑的数码相机了。 24
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先进陶瓷
陶瓷发动机
应用实例
① 提高发动机热效率。
燃烧室采用陶瓷隔热零件并取消冷却系统后，会降低热量损失， 提高热效率
② 减少辅助功率消耗，发动机结构简化。
采用陶瓷隔热技术，可部分取消或完全取消冷却系统。
③ ④ ⑤ ⑥
适应多种燃料燃烧 降低噪声，减少排气污染 减轻质量 资源丰富。
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通过改进高温合金的耐热性能和采用新的冷却技术，使涡轮机进 口温度由500℃提高到1100℃，已经接近高温合金的极限使用温度。为 保证高温合金部件不超过极限温度，冷却系统带走约30％的燃烧热量。 如果采用高温陶瓷来作内燃机部件，进口温度提高到1370℃，动 力效率可提高到46％。由于陶瓷热导率低和耐热性好，冷却系统可以 取消。相同功率下，燃油可减少40％左右。
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陶瓷刹车盘
寿命是普通刹车盘的4倍 陶瓷刹车盘重量只有原来金属刹车盘的一半，每个车轮平均就减 轻了5公斤的重量。更轻的制动系统使车辆的操控性大幅提升。 陶瓷制动刹车盘的另一特点是耐磨。在日常标准使用情况下，其 使用寿命可达30万公里，是钢制刹车盘平均寿命的4倍。同时，陶瓷制 动刹车盘的使用磨损度仅为0.5毫米。 陶瓷刹车盘不会生锈。 陶瓷刹车盘由经过强化处理后的陶瓷制成，这是一种将高强度碳 纤维和碳化硅合成后的复合结构物质。 从2005年7月起，奥迪公司新型陶瓷制动刹车盘将成为奥迪A8W12 及其加长型奥迪A8LW12quattro等车型的选配装置。 22
先进陶瓷
采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进 行结构设计及控制的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。 先进陶瓷有很多种叫法，例如：精细陶瓷、技术陶瓷、现代陶瓷、 新型陶瓷等等。 4
5
日用陶、瓷器的分类表
种类
吸水率%
粗陶
11-20
普通陶
6-14
细陶
4-12Βιβλιοθήκη 炻3-7 <1
细炻
3
绪
陶 瓷
论
狭义：陶瓷是天然或人工合成的粉状化合物,经过成形和高温烧 结制成的,由金属和非金属元素的无机化合物构成的多晶固体材料. 不论是传统硅酸盐陶瓷,还是先进陶瓷,都包括在这个范围里。
广义：以无机非金属物质为主的固体材料，及其制造与应用的 科学和技术。高温已不是制造陶瓷的唯一手段，其原料也超出了硅 酸盐的范畴。
先进陶瓷材料
Advanced Ceramic Materials
1
参考书目
1、毕见强等编《特种陶瓷工艺与性能》 哈尔滨工业大学出版社 2、张金升等编《先进陶瓷导论》 化学工业出版社
3、王零森主编《特种陶瓷》 中南大学出版社
2
章节内容
绪论 1、特种陶瓷粉体的制备及其性能表征 2、特种陶瓷成型工艺 3、特种陶瓷烧结工艺 4、特种陶瓷后续加工 5、结构陶瓷 6、功能陶瓷 7、纳米陶瓷及其他特种陶瓷材料
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先进陶瓷
发展历程
陶瓷的发展经历了三个阶段： 一、从原始陶瓷到近代传统陶瓷的阶段 二、特种陶瓷阶段 三、纳米陶瓷阶段
纳米陶瓷的重大突破： 一、气相凝集制备纳米材料制品将成为特种陶瓷粉体研究 发展的重点 二、快速原型制造技术（RPM）和胶态成型将向传统成型 技术挑战 三、微波烧结和放电等离子烧结（SPS）是获得纳米块状 陶瓷材料的有效烧结方法 四、纳米材料的应用将为特种陶瓷材料带来新的活力 “三个特征”和“四个效应” 28
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先进陶瓷
之超导陶瓷
一般而言，陶瓷大都是氧化物而且不导电，常 作为绝缘材料。但是某些氧化物超导体却同时具有陶 瓷特性及超导现象，称为超导陶瓷。
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生物陶瓷 生物陶瓷不仅具有不锈钢塑料所具有的特性，而且具有 亲水性、能与细胞等生物组织表现出良好的亲和性。生物陶 瓷除用于测量、诊断治疗等外，主要是用作生物硬组织的代 用材料，可用于骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管 外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面
“三个特征”和“四个效应” 三个特征： 1、具有尺寸小于100nm的原子区域 2、显著的界面原子数 3、组成区域间相互作用 四个效应： 1、表面效应 2、小尺寸效应 3、量子效应 4、宏观量子隧道效应 先进陶瓷今后的主要研究任务： 1、研究现有陶瓷材料的性能及改性的主要途径 2、研究制备陶瓷材料的最佳工艺 3、对烧结后的半成品进行精加工技术、金属化与焊接技 术的研究 29 4、发掘陶瓷材料的潜能和开发新的陶瓷材料
⑶ 陶瓷基复合材料
陶瓷材料的最大缺点是韧性低,使用时会产生不可预测的突然性断 裂,陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。
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结构陶瓷
透明陶瓷
电子陶瓷
电子陶瓷承烧板
生物陶瓷
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先进陶瓷
优点：
性能
※ 和金属材料相比
缺点：
脆性大 高硬度，耐磨 高熔点，耐高温 高强度 高化学稳定性 比重小，约为金属1/3
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原材料不同 结构不同
先进陶瓷 与传统陶 瓷的区别
制备工艺不同
性能不同
先进陶瓷
⑴ 结构陶瓷
分类
※ 按特性和用途分
以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主 要特征。
⑵ 功能陶瓷
以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为主要特征，在通信 电子、自动控制、集成电路、计算机、信息处理等方面的应用日益普 及。
普通瓷
<1
细瓷
<0.5
烧结温度 ℃
~800
1100~1200
1250~1280
__
1200~1300
1250~1400
1250~1400
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传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，也包括玻璃、 搪瓷、耐火材料、砖瓦等。这些材料都是用黏土、石灰 石、长石、石英等天然硅酸盐类矿物制成的。因此，传 统的陶瓷材料是指硅酸盐类材料。 日用陶瓷 建筑陶瓷 按性能特点 和用途分 电器绝缘陶瓷 化工陶瓷 多孔陶瓷 ……
电介质陶瓷

电介质陶瓷材料是指电阻率大于108Ω· m的陶瓷材料， 能承受较强的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性, 可分为电绝缘陶瓷(insulation ceramics)和电容器陶瓷 (capacitor ceramics；condenser ceramics)。其中电容 器陶瓷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。
研究热点：
如何提高陶瓷的韧性成 为世界瞩目的陶瓷材料研究 领域的核心课题！！！
原因：
化学键差异造成的。 金属：金属键，没有方向性，塑性变形性能好 陶瓷：离子键和共价键，方向性强，结合能大，很难塑性形 变，脆性大，裂纹敏感性强
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不同化学键对应晶体性质
特种陶瓷常遇到的键是共价键和离子键，但纯的共价键 和离子键在实际陶瓷材料中很难遇到，常介于两者之间。
※ 和玻璃相比
玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度,玻璃是非晶态而陶瓷是多晶 材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化,而陶瓷的软化温度同 熔点很接近,因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃 的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型,工艺简单 而且成本低。
玻璃陶瓷
兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能,它利用玻璃成型技术 制造产品,然后高温结晶化处理获得陶瓷。 例如：氟化物、氟氧化物玻璃陶瓷
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陶瓷脆性断裂方式
穿晶断裂
沿晶断裂
为了阻碍裂纹的扩展，必须在其扩展途径上设置障碍。
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提高陶瓷韧性的方法
1）利用金属的延展性 2）利用晶须或者纤维增韧
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3）利用相变增韧
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4）纳米陶瓷增韧
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先进陶瓷
性能
特种陶瓷显微结构具有不均匀性和复杂性，陶瓷中存 在相当数量的气孔和玻璃相，这些结构特点直接决定了各 种陶瓷材料所具备的特殊力学性能和物理性能（电、磁、 声、光、热等）。 另外，特种陶瓷材料可以是绝缘体、半导体，也可以 成为导体甚至超导体，在电、磁、声、光、热等性能及相 互转化方面显示出特殊的优越性，这方面是金属和高分子 材料所难以比拟的。 特种陶瓷具有很大的性能潜力：1、许多特种陶瓷具 有优异的多方面性能的综合；2、特种陶瓷具有更多的有 实用价值的功能，特别是电磁功能、化学功能、半导体功 能；3、适当改变组成或掺杂后，功能可以按人们的要求 改变。